Vorrichtung zum Schneiden von folienartigen Werkstoffen

Abstract

 Ein Verfahren zum Erzeugen eines topfförmigen Scheibenmessers besteht darin, daß ein übliches, ebenes Scheibenmesser (1) allein durch das Einspannen zwischen zwei Ringe (5) auf einer Messerwelle (3) topfförmig verformt wird, indem kreisförmig auf verschieden großen Durchmessern (17,17ʹ) des Scheiben­messers (1) auf beiden Seitenflächen des Scheibenmessers Kräfte angreifen. Schneidvorrichtungen mit Einspannvorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens werden zum Längsschneiden von Folienbahnen eingesetzt und vereinen die Vorteile eines ebenen Scheibenmessers (einfache Fertigung und leichtes Nachschleifen) mit denen eines topfförmig geschliffenen Hohlzirkelmessers (gute Schnittergebnisse).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen eines topfförmigen Scheibenmessers sowie auf Schneidvor­richtungen zum Längsschneiden von Folienbahnen gemäß den Ober­begriffen der Patentansprüche 4 und 5.

[0002] Es sind Schneidvorrichtungen zum Längsschneiden von Folienbah­nen, wie z.B. dünnen, beschichteten Kunststoffolien, die für Magnetbänder verwendet werden, bekannt. Diese Vorrichtungen bestehen aus zwei Messerwellen. Die eine ist mit Scheibenmes­sern, die andere mit Nutmessern bestückt. Für den Betrieb werden die beiden Messerwellen radial ineinander verstellt und axial gegeneinander verspannt.

[0003] Zwei Arten von Scheibenmessern sind bekannt:
Einmal (DE-PS 24 05 849) ebene, über die gesamte Fläche des Scheibenmessers gleich dicke Scheiben, vornehmlich aus Hartmetall. Diese Scheibenmesser sind insofern vorteilhaft, da diese ebenen Scheibenmesser einfach zu fertigen sind und nur radial nachgeschliffen werden müssen.

[0004] Topfförmig geschliffene Hohlzirkelmesser (DE-AS 26 24 875) weisen zwar im Zusammenwirken mit den Nutmessern eine vorteil­hafte Schneidgeometrie auf, ihr Nachschleifen ist jedoch auf­wendig: Sie müssen sowohl radial als auch auf beiden Seiten­flächen nachgeschliffen werden.

[0005] Die ebenen Scheibenmesser und die topfförmig geschliffenen Hohlzirkelmesser werden mit Hilfe von Ringen, die den Abstand der Messer vorgeben, auf Messerwellen aufgespannt. Während die Ringe mit ihren Stirnflächen im Bereich ihres Innendurchmes­sers aneinander anliegen, werden die Messerscheiben in eine Nut zwischen den Ringen eingelegt und vornehmlich mit beigelegten Wurm- oder Tellerfedern federnd gegen einen Bund an der Nutwandung gedrückt (Figuren 1a und 2a). Die Federn sind hierbei so bemessen, daß die Messerscheiben insgesamt als starres Teil an die Nutwandung angedrückt werden und beim axialen Verspannen der beiden Messerwellen mit den Scheiben- und Nutmessern gegeneinander insgesamt gegen die Federkraft von der Nutwandung mehr oder weniger abgehoben werden.

[0006] Insbesondere bei den planen Scheibenmessern ergibt sich dadurch leicht eine ungünstige Schnittgeometrie mit einem Be­rührungspunkt der beiden Messer und einem der Schnittqualität abträglichen negativen Schneidwinkel (Figur 1c).

[0007] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die es ermöglichen, topfförmige Scheibenmesser zu erhalten und einsetzen zu kön­nen, die die Vorteile von ebenen Scheibenmessern, wie einfache Fertigung, lange Standzeiten und einfaches radiales Nach­schleifen, und gleichzeitig die Vorteile von topfförmigen Scheibenmessern bzw. Hohlzirkelmessern bezüglich des Schneid­vorganges aufweisen.

[0008] Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, mit dem ein topfförmiges Scheibenmesser erzeugt wird, indem ein übliches, ebenes Scheibenmesser allein durch das Einspan­nen zwischen zwei Ringe auf einer Messerwelle topfförmig ver­formt wird, indem kreisförmig auf verschieden großen Durchmes­sern des Scheibenmessers auf beiden Seitenflächen des Schei­benmessers Kräfte angreifen.

[0009] Durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 4 und 5 werden Schneidvorrichtungen erhalten, die von dem erfin­dungsgemäßen Verfahren Gebrauch machen.

[0010] Dadurch, daß ein übliches, zunächst ebenes Scheibenmesser erst beim Aufspannen auf der Messerwelle eine Topfform annimmt, ergibt sich in der Praxis ein Schneidsystem, das sämtliche Vorteile der ebenen Hartmetall-Scheibenmesser und die der topfförmig geschliffenen Hohlzirkelmesser in einem vereint: einfache Fertigung der Hartmetall-Scheibenmesser, einfaches nur radiales Nachschleifen von einer Vielzahl zusammenge­bündelter Messer, günstige Schnittgeometrie mit positivem Schneidwinkel, gute Schnittqualität, lange Standzeiten.

[0011] Das erfindungsgemäße Verfahren besteht auf der Maßnahme, daß sich eine ebene Scheibe wölbt, wenn auf ihren beiden Seiten kreisförmig und jeweils auf verschieden großen Durchmessern Kräfte angreifen (Figur 3). Diese topfförmige Durchwölbung erfolgt bei entsprechender Wahl der Kräfte im elastischen Bereich des Scheibenmessermaterials.

[0012] Dieses Einspannen und Verformen der ebenen Scheibenmesser kann einmal allein mittels der aneinandergepreßten, das Messer aufnehmenden und auf die Messerwelle aufgespannten Ringe ge­schehen. Hierzu sind diese Ringe an ihren Stirnflächen so ausgebildet, daß jeweils entlang einer kreisförmigen Kante von jeder Seite des Scheibenmessers auf verschieden großen Durchmessern Kräfte angreifen.

[0013] Jedoch kann die Verformung zur Topfform des Scheibenmessers auch dadurch erfolgen, daß die Kraft einer Tellerfeder, die zwischen die auf der Messerwelle aneinandergepreßten Ringe eingesetzt ist, auf das Scheibenmesser einwirkt. Hierbei ist die Federkraft und die Dicke des Scheibenmessers so aufeinan­der abgestimmt, daß das Scheibenmesser durch elastische Ver­formung in eine Topfform gebracht wird.

[0014] Durch die Merkmale der Unteransprüche ist die Erfindung zweckmäßig ausgestaltet. Im folgenden wird die Erfindung im Vergleich mit dem Stand der Technik näher beschrieben.

[0015] Es zeigen:

Figur 1a eine Messerwelle gemäß dem Stand der Technik mit ebenen, durch Tellerfedern an einen Ring ange­preßten Scheibenmessern mit einer dazugehörigen Gegenmesserwelle mit Nutmessern, jeweils im Schnitt.

Figur 1b das Zusammenwirken der Scheibenmesser und der Nutmesser im Betrieb in einem Schnitt entspre­chend der Figur 1a.

Figur 1c eine Seitenansicht des Zusammenwirkens des Schei­ben- und des Nutmessers im Grenzfall.

Figuren 2a bis 2c Schnitte entsprechend den Figuren 1a bis 1c, wobei topfförmig geschliffene Hohlzirkelmesser gemäß dem Stand der Technik verwendet werden.

Figur 3 das Prinzip der vorliegenden Erfindung.

Figur 4 einen Schnitt durch die Einspannvorrichtung mit mehreren Scheibenmessern gemäß der vorliegenden Erfindung mit der Messerlage im Betrieb (ge­strichelt).

Figur 5 einen Schnitt durch eine Einspannvorrichtung mit Tellerfedern gemäß der Erfindung und entsprechend der Figur 4.

Figur 6 einen Schnitt durch eine Einspannvorrichtung mit Tellerfedern in einer anderen Ausführungsform.

[0016] Die Figuren 1a, 1b, 2a und 2b zeigen bekannte Schneidvor­richtungen. Auf den Messerwellen 3 sind jeweils ebene Schei­benmesser 1 bzw. geschliffene Hohlzirkelmesser 27 mon­tiert. Die Messer 1 sitzen auf und zwischen Ringen 5 und werden durch eine eingesetzte Tellerfeder 13 gegen eine Stirnfläche des benachbarten Ringes 5 gedrückt. Im Betrieb sind die Scheibenmesser 1 und die Nutmesser 19 ineinander gefahren und die Messerwellen 3 axial gegen die Gegenmesser­welle 21 vorgespannt. Bisher waren die Tellerfedern und das Scheibenmesser so aufeinander abgestimmt, daß das Scheibenmes­ser 1 insgesamt bei diesem Vorgang von der Anlage am Ring 5 abgehoben wurde (Figur 1b). Es ergibt sich hierbei im Grenz­fall die aus der Figur 1c ersichtliche ungünstige Stellung der beiden Messer zueinander mit dem Berührungspunkt 29 der Schnittkante des Nutmessers 19 mit der Seitenfläche des Scheibenmessers 1 .

[0017] Die Figuren 2a bis 2c entsprechen den Figuren 1a bis 1c und zeigen eine Schneidvorrichtung mit Hohlzirkelmessern 27 , die mittels Wurmfedern 25 gegen Anlagekanten gedrückt werden. Wie die Figuren 2b und 2c darstellen, heben auch hier im Betrieb die Hohlzirkelmesser von ihrer Anlagefläche insgesamt ab, behalten jedoch eine günstige Stellung zu den Nutmessern (Berührungspunkte 31,33).

[0018] Die Figur 3 zeigt das Prinzip, auf dem die vorliegende Er­findung beruht. Greifen auf den beiden Seitenflächen eines ebenen Scheibenmessers 1 auf jeweils kreisförmigen Linien mit unterschiedlichen Durchmessern d bzw. D Kräfte an, so wölbt sich das ebene Scheibenmesser. Die Kräfte, das Messerma­terial bzw. die Auslenkung der Scheibe sind so bemessen, daß die Scheibenmesser nach Wegfall der Krafteinwirkung wieder ihre ebene, flache Form annehmen. Dadurch ist auch weiterhin vorteilhafterweise das radiale Nachschleifen eines ganzen Paketes aneinandergelegter Scheibenmesser möglich.

[0019] Figur 4 zeigt eine Einspannvorrichtung, bei der die topfför­mige Verformung der Scheibenmesser 1 allein durch die an­einandergepreßten Ringe 5 erreicht wird. Hierzu sind sämt­liche Ringe 5 gleich ausgebildet. Durch die kreisförmigen Kanten 9 und 11 mit den Durchmessern d und D wird das ebene Scheibenmesser 1 elastisch verformt. Die Breite und die Tiefe der Nut 7 sind so bemessen, daß das Scheibenmesser 1 unbehindert auslenken kann. Durch die entsprechenden Ab­messungen der Kanten 9 und 11 kann exakt die gewünschte Auslenkung der Scheibenmesser 1 erreicht werden.

[0020] Die gestrichelte Darstellung in der Figur 4 zeigt das Zusam­menwirken des Scheibenmessers 1 mit dem Nutmesser 19 im Betriebszustand. Es wird ersichtlich, daß das Scheibenmesser 1 mit den Kanten 9 und 11 in Berührung bleibt und demnach das günstige Zusammenwirken mit dem Nutmesser 19 wie im Falle der Hohlzirkelmesser nach der Figur 2c erreicht wird. Hierbei darf natürlich durch das axiale Verspannen der Messer­wellen 3 und 21 nur ein Teil der topfförmigen Verformung des Scheibenmessers 1 aufgehoben werden.

[0021] Die Figur 5 stellt dar, wie durch geeignete Abstimmung der Scheibendicke mit der Kraft der Tellerfeder 13 auch hier ein ebenes Scheibenmesser 1 in eine Topfform gebracht wird.

[0022] Durch die stufenförmige Ausbildung der Ringe 5 gemäß dieser Figur 5 wird zusätzlich ein sicherer und exakter Montagevor­gang beim Aufspannen der Scheibenmesser 1 mit Hilfe der Tellerfedern 13 und der Ringe 5 auf der Messerwelle 3 er­möglicht. Während bei der Einspannvorrichtung nach der Figur 1a beim Aufreihen der Ringe 5 , der Scheibenmesser 1 und der Tellerfedern 13 schon bei der kleinsten Unachtsamkeit ein Scheibenmesser 1 zwischen die Ringe 5 geraten konnte und so das plane Aneinanderpressen der Ringe 5 unmöglich machte, werden die Scheibenmesser 1 nun auf dem Absatz des Ringes 5 mit dem Durchmesser d_Sch bereits beim losen Zusammensetzen der Teile sicher zentriert. Auch die Tellerfe­dern 13 sitzen auf einem gesonderten Ringabsatz. In der Figur 5 stellt der gestrichelte Figuranteil ebenfalls den Betriebszustand dar.

[0023] In der Figur 6 ist ein Ring 5 mit zwei Kanten 17 und 17ʹ dargestellt. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß durch die entsprechende Abstufung der Kanten 17 und 17ʹ die Neigung der Scheibenmesserfläche vorgegeben werden kann.

[0024] Die erfindungsgemäße Schneidvorrichtung ist allgemein zum Schneiden von Folienbahnen geeignet. Besonders vorteilhaft wird sie jedoch beim Trennen dünner, mit magnetisierbarem Material beschichteter Folien zu Magnetbändern eingesetzt. Hier wird eine hervorragende Schnittkantenqualität der Bänder erreicht. Das Hartmetallmaterial der Scheibenmesser 1 und der Nutmesser 19 garantieren lange Standzeiten. Es ergeben sich beim Nachschleifen der Scheiben- und der Nutmesser keine Schwierigkeiten, da beide Messer nur radial an ihrem Umfang nachgeschliffen werden müssen.

Bezugszeichen und Bezeichnungen:

[0025] 

1 ebenes Scheibenmesser

3 Messerwelle

5 Ringe

7 Nut

9 kreisförmige Kante

11 kreisförmige Kante

13 Tellerfeder

15 Dicke des Scheibenmessers

17 Ringkante

17ʹ Ringkante

19 Nutmesser

21 Gegenmesserwelle

23 Absatz

25 Wurmfeder

27 Hohlzirkelmesser

29 Berührungspunkt

31 Berührungspunkt

33 Berührungspunkt

d Durchmesser der Kante 9

D Durchmesser der Kante 11

d_Sch Innendurchmesser des Scheibenmessers

D_Tellerf. Außendurchmesser der Tellerfeder

Ansprüche

1) Verfahren zum Erzeugen eines topfförmigen Scheibenmessers, dadurch gekennzeichnet, daß ein übliches, ebenes Scheiben­messer allein durch das Einspannen zwischen zwei Ringe auf einer Messerwelle topfförmig verformt wird, indem kreis­förmig auf verschieden großen Durchmessern des Scheiben­messers auf beiden Seitenflächen des Scheibenmessers Kräf­te angreifen.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformen allein mittels der aneinandergepreßten, das ebene Scheibenmesser aufnehmenden und auf die Messerwelle aufgespannten Ringe geschieht.

3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformen mittels der Kraft einer auf das Scheibenmesser einwirkenden Tellerfeder geschieht, die zwischen die auf der Messerwelle aneinandergepreßten Ringe eingesetzt wird.

4) Schneidvorrichtung zum Längsschneiden von Folienbahnen mit mindestens einer Einspannvorrichtung für ein ebenes Schei­benmesser (1) zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, bei der das Scheibenmesser (1) auf einer Messerwelle (3) zwischen aneinandergepreßten Ringen (5) eingespannt ist und das Scheibenmesser (1) in einer Nut (7) liegt, die durch Abstufungen in den Stirnflächen der Ringe (5) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Scheibenmesser (1) zugeordneten Stirnflächen der Ringe (5) Abstufungen mit kreisförmigen Kanten (9,11) aufweisen, die auf verschiedenen Durchmessern (d,D) liegen und in ihrer axialen Abmessung so bemessen sind, daß bei axialer Anlage der Ringe (5) aneinander das an sich ebene Scheibenmesser (1) durch die kreisförmige Kante (9) mit dem kleineren Durchmesser (d) des einen Ringes (5) nahe seinem Innendurchmesser (d_Sch) aus der Scheibenmesserebene ausgelenkt wird, während durch die kreisförmige Kante (11) mit dem größeren Durchmesser (D) des anderen Ringes (5) das Scheibenmesser (1) in die entgegengesetzte Richtung ausgelenkt wird (Figur 4).

5) Schneidvorrichtung zum Längsschneiden von Folienbahnen mit mindestens einer Einspannvorrichtung für ein ebenes Schei­benmesser (1) zur Durchführung des Verfahrens nach An­spruch 3, bei der das Scheibenmesser (1) auf einer Messer­welle (3) zwischen aneinandergepreßten Ringen (5) einge­spannt ist und in einer Nut (7) liegt, die durch Abstufun­gen in den Stirnflächen der Ringe (5) gebildet ist, wobei das Scheibenmesser (1) durch eine in die Nut (7) einge­setzte Tellerfeder (13) an die Stirnfläche des einen Rin­ges (5) federnd zur Anlage gebracht wird und die Teller­feder (13) einen größeren Außendurchmesser (D_Tellerf.) aufweist als die Ringe (5), dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft der Tellerfeder (13) und die Dicke (15) des Scheibenmessers (1) so aufeinander abgestimmt sind, daß das Scheibenmesser (1) nicht nur an die Stirnfläche des einen Ringes (5) federnd angepreßt wird, sondern elastisch über die Kante (17) des Ringes (5) hinaus axial verformt wird (Figur 5).

6) Schneidvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­net, daß die Stirnfläche des Ringes (5) zwei Kanten (17 und 17ʹ) aufweist, die entsprechend der gewünschten Durchbiegung des Scheibenmessers (1) aufeinander abge­stimmt sind (Figur 6).

7) Schneidvorrichtung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheibenmesser (1) in einer Nut (7) aufgenommen wird, die bedeutend breiter ist als die Dicke (15) des Scheibenmessers (1) und die durch einen Absatz an der Stirnfläche eines Ringes (5) gebildet wird, während die Tellerfeder (13) auf einem Absatz (23) des benachbarten Ringes (5) sitzt, dessen Durchmesser größer ist, als der Innendurchmesser (d_Sch) des Scheibenmessers (1).

8) Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Scheiben­messern (1) auf einer Messerwelle (3) befestigt ist, die mit einer entsprechenden Anzahl von Nutmessern (19) auf der Gegenmesserwelle (21) zusammenwirken.

9) Schneidvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim axialen Verspan­nen der Messerwelle (3) mit den Scheibenmessern (1) gegen die Gegenmesserwelle (21) mit den Nutmessern (19) die Topfform der Scheibenmesser (1) und damit ein Freiwinkel beim Zusammenwirken der Messer erhalten bleibt (Figuren 4 und 5, gestrichelte Teile).

10) Schneidvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­che, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenmesser (1) und die Nutmesser (19) aus Hartmetall bestehen.

11) Schneidvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­che, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenmesser (1) eine Dicke (15) von 0,4 bis 0,5 mm aufweisen.

12) Schneidvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­net, daß die Scheibenmesser (1) nur entlang der beiden kreisförmigen Kanten (9,11) der beiden Ringe (5) einge­spannt sind, während die anderen Zwischenräume der Nut (7) so bemessen sind, daß das Scheibenmesser (1) axial elastisch auslenken kann.

Zeichnung