Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schneiden von Folienbahnen wie z.B. dünnen, beschichteten Kunststoffolien für Magnetbänder und dergleichen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Aus der gattungsbildenden DE-PS 968 269 ist eine Schneidvorrichtung für dünnes Bahnenmaterial bekannt. Bei dieser Vorrichtung wirkt ein kreisförmiges Schneidmesser mit einem ebenfalls kreisförmigen, in Radialrichtung versetzten Gegenmesser zur Bildung einer Kreisschere zusammen, wobei das Schneidmesser zum Schneiden axial gegen das Gegenmesser angestellt wird. Bei der bekannten Vorrichtung ist das kreisförmige Schneidmesser, das für sich allein betrachtet elastisch ist, austauschbar in einem in sich starren Tragglied aufgenommen, welches seinerseits axial verschieblich auf einem Nabenflansch einer Messerwelle sitzt. Der Axialweg des Traggliedes ist mittels einer sogenannten Wurmfeder gefedert und durch einen Anschlag begrenzt.
Ziel dieser Anordnung des Traggliedes ist es, eine Schneideinheit herzustellen, die einerseits möglichst wenig von dem für Schneidmesser naturgemäß teurem Werkstoff verbraucht und andererseits eine kegelstumpfartige Form im Schneidbereich bei gleichzeitiger Starrheit ausbildet. Dies wird dadurch erreicht, daß das starre Tragglied das Schneidmesser an dessen Innendurchmesser in einer Umfangsnut fest aufnimmt und über eine sich daran anschließende Radial-Kegelfläche in die Kegelstumpfform bringt; durch die feste Einspannung des Schneidmessers und seine flächige Abstützung über die Radial-Kegelfläche ist eine im wesentlichen in sich starre Schneideinheit gebildet, die einem kegelstumpfförmig geschliffenen Schneidmesser mit dicker Wandstärke bei erheblichem Materialverbrauch gleichzusetzen ist (solche Messer sind ebenfalls Stand der Technik).
Wird nun zum Schneiden von Folien oder dergleichen das Schneidmesser bzw. die Schneideinheit gegen das Gegenmesser angestellt, erfolgt ein Versatz des mit dem Gegenmesser in Berührung stehenden Bereichs der Schneideinheit in Axialrichtung gegen die Wurmfeder, so daß hierdurch ein gefedertes Andrücken bewirkt ist. Dieser Versatz setzt sich prinzipiell aus einer reinen Axialverschiebung der Schneideinheit und, dieser überlagert, aufgrund der unsymmetrischen außermittigen Belastung aus einer Kippbewegung um eine Parallele zu einer Radialachse zusammen. Da jedoch die Schneideinheit mit dem Schneidmesser im Vergleich zur Wurmfeder in sich völlig starr ist, findet infolge der stark außermittigen Belastung und des schmalen Lagersitzes praktisch keine Axialverschiebung statt. Daher muß die Passung des Tragglieds auf dem Nabenflansch mit reichlichem Spiel dimensioniert sein, um eine ausreichende Kippbewegung zuzulassen und damit einen Anstellweg mit der Folge eines federnden Andrucks der Schneideinheit am Gegenmesser zu ermöglichen. Infolge dieses großen Spiels zwischen Tragglied und Nabenflansch, das sich im Betrieb aufgrund der örtlich ständig wechselnden Kippbewegung bei der Drehung der Messerwelle durch Verschleiß weiter vergrößert, ist es nicht möglich, eine in Radialrichtung sehr geringe Überlappung der beiden Messer von wenigen Zehntel-Millimetern aufrecht zu erhalten; eine derart geringe Überlappung ist zur Erzielung höchster Schnittkantenqualitäten anzustreben.
Andererseits wird durch diese Kippbewegung die ursprünglich linienförmige Anlage des Schneidmessers am Gegenmesser zu einer Zwei-Punkt-Anlage am Ende des Linienbereichs bei gleichzeitigem Abheben des dazwischenliegenden Umfangsbereichs des Schneidmessers vom Gegenmesser reduziert. Hierdurch verschlechtert sich die Schnittkantenqualität des bearbeiteten Bahnen-Materials erheblich. Darüber hinaus führt diese Zwei-Punkt-Anlage zu einer erhöhten Kantenpressung mit der Begleiterscheinung von sehr starkem Verschleiß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schneidvorrichtung zu schaffen, die auswechselbare, im ausgebauten Zustand ebene und im eingebauten Zustand kegelstumpfförmig verwölbte Schneidmesser verwendet, wobei eine hervorragende Schnittqualität des geschnittenen Materials und eine große Standzeit des Schneidmessers erreicht werden soll. Ferner soll die Radialüberlappung von Schneidmesser und Gegenmesser geringste Werte annehmen können und gleichzeitig die Anordnung mehrerer Messer bei minimalem Axialabstand möglich sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches gelöst.
Durch den Einbau des Schneidmessers in den Nabenflansch auf eine Art und Weise, die die Elastizität des Schneidmessers auch nach dem Einbau erhält, wird beim Anstellen an das Gegenmesser eine wulstartige Verformung seines berührenden Umfangsbereichs erzielt, die in einer weiterhin linienförmigen bis sogar flächenförmigen, und aufgrund der elastischen Verformung auch gefederten Anlageberührung des Schneidmessers am Gegenmesser resultiert. Hierdurch wird die Anpreßkraft von zwei Berührpunkten auf eine Linie bzw. Fläche verteilt und so eine schädliche Kantenpressung vermieden und insgesamt der Anpreßdruck stark reduziert. Eine deutlich größere Standzeit der Messer bei gleichzeitiger Kosteneinsparung durch verlängerte Nachschleifintervalle ist die positive Folge. Darüberhinaus wird der Zustellweg vollkommen durch die elastische Verformung des Schneidmessers aufgenommen, so daß ein axial bewegliches Tragglied für das Schneidmesser entfallen bzw. einstückig mit dem Nabenflansch ausgebildet werden kann. Letzterer kann jedoch ohne Berücksichtigung eines Axialweges bei kleinsten Axialabmessungen fest auf der Messerwelle angebracht sein. Dies ermöglicht die Anordnung von mehreren Messern in kleinen Axialabständen und so den gleichzeitigen Schnitt von sehr schmalen Streifen.
Durch dieses Einspannprinzip des Schneidmessers ist die Kippbewegung auf ein Minimum reduziert und darüberhinaus für die Funktion unmaßgeblich: Durch die wulstartige Verformung des Schneidmessers im Berührbereich nämlich wird ein eventuell geringes Kippen durch die sich infolge der elastischen Einspannung immer einstellende Linien- bzw. Flächenberührung kompensiert. Da die zum Schnitt erforderliche federnde Anlage des Schneidmessers an das Gegenmesser durch die Elastizität des Schneidmessers in sich bewirkt wird, kann das Schneidmesser ohne Rücksicht auf eine erforderliche Kippbewegung auf dem Nabenflansch zentriert und somit diese Passung mit engsten Toleranzen bemessen werden. Hierdurch ist es möglich, auch über einen längeren Betriebszeitraum hinweg, gleichbleibend eine sehr geringe Überlappungstiefe zwischen Nutmesser und Schneidmesser aufrecht zu erhalten.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Durch die Aufteilung des Nabenflansches in Ringe gemäß den Ansprüchen 2 und 3, die Nuten mit umlaufenden konzentrischen Kanten ausbilden, an denen das bzw. die Schneidmesser überwiegend zur Anlage kommen, ist ein einfacher und schneller Austausch insbesondere bei mehreren Schneidmessern auf einer Messerwelle möglich. Die Abmessungen der Kanten der Ringe, die ihrerseits die Geometrie der Kegelstumpfform des Schneidmessers bedingen, sind einfach zu ändern und zu fertigen.
Durch die Materialwahl gemäß Anspruch 8 werden äußerst hohe Standzeiten der gesamten Schneidvorrichtung erreicht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Figuren ausführlich erläutert. Es zeigen:
Figur 1 zeigt das Grundprinzip für die elastische Einspannung eines ringförmigen, ebenen Schneidmessers (1) bei Verformung des Schneidmessers in eine Kegelstumpfform unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung seiner Elastizität insbesondere in seinem äußeren Randbereich. Die beiden Seitenflächen des Schneidmessers (1) sind auf jeweils kreisförmigen Linien mit unterschiedlichen Durchmessern d bzw. D mit Linienkräften beaufschlagt, - sodaß sich das ursprünglich ebene Schneidmesser in die Kegelstumpfform wölbt (gestrichelt dargestellt). Die Kräfte, das Messermaterial und die daraus resultierende axiale Auslenkung sind so bemessen, daß das Schneidmesser nach Wegfall der Krafteinwirkung wieder seine ebene, plane Form annimmt. Dadurch ist vorteilhafterweise das radiale Nachschleifen eines ganzen Paketes aneinandergelegter Schneidmesser in einem Arbeitsgang möglich.
Da das Schneidmesser (1) nur Linienlasten unterliegt und ansonsten frei aufgenommen ist, bleibt seine Elastizität auch nach der Einspannung erhalten, so daß eine wulstartige Anlageverformung des jeweils mit dem Gegenmesser in Berührung stehenden Umfangsabschnitts ermöglicht ist.
Figur 2 zeigt eine Einspannvorrichtung für mehrere Schneidmesser, bei der die kegelstumpfförmige Verwölbung der Schneidmesser (1) durch einen Nabenflansch (5) erzielt ist, der in Axialrichtung in Ringe (5a) unterteilt ist. Die Ringe (5a) sind vorzugsweise gleich ausgebildet und im montierten Zustand axial aneinandergepreßt und fest auf einer Messerwelle (3). Durch kreisförmige Kanten (9 und 11) mit den Durchmessern d und D wird das ebene Schneidmesser elastisch verformt. Die Breite und die Tiefe einer durch die Ringe (5a) gebildeten Umfangsnut (7) sind so bemessen, daß das Schneidmesser (1) unbehindert in die Kegelstumpfform auslenken kann. Durch entsprechende Bemessungen der Kanten (9 und 11) kann exakt die gewünschte Auslenkung erzielt werden.
Die gestrichelte Darstellung in der Figur 2 zeigt das Zusammenwirken des Schneidmessers (1) mit einem Nutmesser (19) auf einer Gegenmesserwelle (21) im Betriebszustand. Es ist ersichtlich, daß das Schneidmesser (1) mit den Kanten (9 und 11) in Berührung bleibt und demnach das günstige Zusammenwirken mit dem Nutmesser (19) unter Aufrechterhaltung der Kegelstumpfform gewährleistet ist.
Der axiale Zustellweg beim Anstellen der Messerwellen (3 und 21) gegeneinander ist so bemessen, daß nur ein Teil der Verformung des Schneidmessers (1) in seinem berührenden Umfangsbereich mit dem Gegenmesser (13) aufgehoben wird und in eine lappenartige, flächenförmige Anlage an das Gegenmesser übergeht.
Figur 3 zeigt die Realisierung des Prinzips nach Figur 1 mit einer Tellerfeder (13) bei geeigneter Abstimmung der Geometrie- und Kraftverhältnisse. So ist der Außendurchmesser der Tellerfeder (13) deutlich größer als ein äußerer Umfang eines Nabenflansches (5). Die Tellerfeder (13) dient hierbei überwiegend zur Verformung des Schneidmessers in seine Kegelstumpfform, während die Anstellung durch die elastische wulstartige Verformung seines berührenden Umfangsbereichs aufgenommen wird. Der Nabenflansch (5) ist ebenfalls in Ringe (5a) mit stufenförmiger Ausbildung unterteilt, wodurch zusätzlich eine sichere und exakte Montage beim Aufspannen der Schneidmesser (1) und der Tellerfedem (13) auf der Messerwelle (3) ermöglicht wird. Da die Schneidmesser (1) auf dem Absatz des einen Ringes (5a) über den Durchmesser dsch bereits beim losen Zusammensetzen der Teile sicher zentriert sind und auch die Tellerfedern (13) auf einem gesonderten Ringabsatz (23) des anderen Ringes sitzen, kann beim Zusammenbau weder ein Schneidmesser noch eine Tellerfeder zwischen den Ringen eingeklemmt werden. In der Figur 3 stellt der gestrichelte Figuranteil ebenfalls den Betriebszustand dar.
Figur 4 zeigt eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung nach Figur 3. Ein Ring (5a) ist mit zwei Kanten (17 und 17') versehen, die bei entsprechender Abstufung die Neigung der Schneidmesserfläche nach Wunsch festlegen.