[0001] Die vorgeschlagene Einrichtung und das vorgeschlagene Verfahren beziehen sich auf
das Gebiet des Bearbeitens eines aus mindestens einer Lage bestehenden Substrates,
das aus Papier, Kunststoff- oder Metallfolie, Gewebe oder dgl. bestehen kann. Die
Bearbeitung soll in Laufrichtung des Substrates und mit mindestens einem drehbaren
oder drehbar gelagerten, insbesondere im wesentlichen kreisförmigen Messer erfolgen
und eine Unterstützungseinrichtung für dieses Messer sowie mindestens ein zweites
elastisches Bauteil haben, das zwischen benachbarte härtere erste Bauteile eingefügt
ist.
[0002] Einrichtungen der genannten Art und Verfahren zu deren Wirkungsweisen enthalten in
der Regel drehbar gelagerte Messer mit im wesentlichen kreisförmiger Außenkontur,
wie beispielsweise Unter- und Obermesser. Diese werden dazu verwendet, um bogen- oder
bahnförmige Materialien zu schneiden oder aber auch einzuschneiden, zu perforieren,
einzukerben oder zu rillen. Oftmals wird dabei eine zunächst relativ breite Bahn durch
Längsschnitte in relativ schmale Einzelbahnen zerschnitten, was beispielsweise dann
der Fall sein kann, wenn eine Rolle eines relativ breiten bahnförmigen Materials abgewickelt
und anschließend zu mehreren Rollen mit jeweils schmalerer Breite wieder aufgewickelt
wird. Hierzu benutzt man sog. Kreismesser, wobei diese Schneideinrichtungen häufig
aus sog. Ober- und Untermessern bestehen. Jedoch ist es ebenfalls möglich, nicht nur
bahnförmige, sondern auch bogenförmige Materialien zu bearbeiten, wobei die Bahnen
oder Bogen auch aus mehreren übereinandergelegten zu einer Gesamtbahn zusammengelegten
Bogen oder Bahnen bestehen können. Auch in diesen Fällen wird in der Fachwelt schlechthin
von "der zu bearbeitenden Bahn" gesprochen, obwohl diese "Bahn" oder der "Bogen" in
Wirklichkeit ein aus mehreren übereinanderliegenden Bahnen oder Bogen bestehendes
Paket darstellt. Das - allgemein bezeichnet - zu bearbeitende Substrat besteht in
vielen Fällen aus Papier, Gewebe, aus aus Kunststoff oder Metallen bestehenden Folien.
Daneben sind aber auch andere Materialien denkbar, wie beispielsweise Wellpappe oder
jedes andere Material, das die genannten Bearbeitungs- oder Verarbeitungsvorgänge
zuläßt. Die zu bearbeitenden Materialien durchlaufen die jeweilige Bearbeitungseinrichtung,
was dazu führt, daß in vielen Fällen die Substrate entweder in ihrer Laufrichtung-also
parallel zu ihrer Laufrichtung-oder aber quer zu ihrer Laufrichtung bearbeitet werden
können. Wenn es sich dabei um bahnförmige Materialien handelt, dann unterscheidet
man in der Fachwelt zwischen dem sog. geraden und dem sog. umschlungenen Schnitt.
Bei dem geraden Schnitt läuft die in einzelne Streifen zu zerschneidende Bahn etwa
tangential zwischen mindestens einem Ober- und mindestens einem Untermesser hindurch,
so daß auf diese Weise aus der Bahn mindestens zwei Streifen entstehen. Es können
aber nicht nur ein Messerpaar, sondern auch mehrere Messerpaare, d. h. jeweils Unter-
und Obermesser miteinander zusammenarbeiten, um damit eine relativ breite Bahn in
eine Vielzahl relativ schmaler Streifen zu zerschneiden. Was hinsichtlich des Schneidens
gilt, gilt in analoger Weise auch für das Perforieren , Quetschschneiden, Rillen oder
andere Bearbeitungsvorgänge, ganz gleich, nach welchem Verfahren die Bearbeitung auch
erfolgt. Beispielsweise kann sowohl im Scherenschnitt als auch im Druckschnitt geschnitten
werden, wobei man beim Perforieren das Perforierwerkzeug meist im Druckschnitt unter
Zwischenschaltung des Substrates gegen einen von dem Substrat umschlungenen drehbar
gelagerten Zylinder wirken läßt.
[0003] Eine Einrichtung der vorgenannten Art ist beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung
12 11 923 vorbekannt, die einen Schneidring für Obermesser darstellt, welcher an Rollenschneidmaschinen
verwendet werden kann. Dieser Schneidring enthält einen elastischen Klemmring, der
in eine Nut einer Nabe eingearbeitet ist und der derartige Abmessungen hat, daß die
Nabe mit Hilfe dieses Klemmringes gegenüber einer die Nabe unterstützenden Welle dadurch
verspannt werden kann, daß der elastische Klemmring durch das Aufschieben der Nabe
auf die genannte Welle deformiert wird und auf diese Weise Reibungskräfte erzeugt
werden, die dazu führen, daß die Nabe gegenüber der die Nabe unterstützenden Welle
nicht auf unerwünschte Weise verschoben werden kann. Da sowohl die Welle als auch
die Nabe aus relativ hartem Material wie beispielsweise Stahl bestehen, muß der Klemmring
demzufolge weniger hart, also elastischer sein als diese Bauteile, wobei zu erwähnen
ist, daß das elastische Bauteil im eingebauten Zustand zwischen die beiden härteren
Bauteile zu liegen kommt. An eine schwingungsdämpfende Lagerung des Messers gegenüber
seiner Unterstützungseinrichtung ist hier nicht gedacht, vielmehr nur daran, das Messer
gegenüber einer Messerwelle zu befestigen. Eine weitere Einrichtung ist beispielsweise
aufgrund des US-Patentes 25 06 343 vorbekannt, wobei ein elastisches Bauteil zwischen
einen härteren Abstandsring und einen härteren Unterstützungsring eingelegt ist, so
daß auch hier ein elastisches Bauteil zwischen zwei härtere Bauteile eingebettet ist.
Die Messer der US-Patentschrift 25 06 343 werden jedoch von dem elastischen Bauteil
nicht unterstützt.
[0004] Da die Laufgeschwindigkeiten der zu bearbeitenden Substrate höher und höher wurden
und werden, werden damit auch die Drehzahlen der drehbar gelagerten Bearbeitungswerkzeuge
mehr und mehr erhöht. Dies führt beispielsweise auch dazu, daß die Schneidgüte, d.
h. die Sauberkeit der geschnittenen Kanten, der erzielten Perforation usw. nachzulassen
beginnen, was offenbar auf Schwingungen zurückzuführen ist, die sich bei höheren Drehzahlen
einstellen. Die Schwingungen werden oftmals durch Inhomogenitäten in den Materialien
der Messer oder der zu bearbeitenden Substrate angeregt. Beispielsweise können in
einem zu bearbeitenden Papier harte Stellen eingearbeitet sein wie beispielsweise
kleine Holzsplitter, wenn dieses Papier nach dem Holzschliffverfahren hergestellt
worden ist. Aus Kunststoffen oder Metallen bestehende Folien haben oftmals aufgrund
ihrer Herstelllung etwas stärkere und dickere Querschnitte als durchschnittlich, so
daß sich dadurch Ungleichmäßigkeiten bei den für die Bearbeitung erforderlichen Kräften
einstellen. Dazu kommt, daß Schneidwerkstücke, wie dies bei jeder Schere üblich ist,
zwischen Werkzeug und Gegenwerkzeug eingeklemmt werden, damit die gewünschte Bearbeitung
des Substrates überhaupt erfolgen kann. Beispielsweise wird ein Perforiermesser unter
Zwischenschaltung des Substrates gegen einen Gegenzylinder gedrückt oder ein sog.
Obermesser gegen das zugehörige Untermesser. Die beteiligten Scherenteile werden dabei
leicht durchgebogen, zumindest an ihrer Bearbeitungsstelle. An anderen Stellen läßt
die Durchbiegung wieder nach, was dazu führt, daß dann, wenn das Bearbeitungswerkzeug
gedreht wird, die eine elastische Biegung des Bearbeitungswerkzeuges hervorrufende
Anstellkraft nur stellenweise auf das Bearbeitungswerkzeug einwirkt, wohingegen diese
Einwirkung sofort nachläßt, wenn das Bearbeitungswerkzeug bei seiner weiteren Drehbewegung
die Bearbeitungsstelle wieder verläßt. Auch hierdurch können Schwingungen entstehen,
die die Güte des erzielten Schnittes oder des erzielten Perforiervorganges auf unerwünschte
Weise beeinflußen können. Es besteht daher die Aufgabe, hier einen Ausweg zu finden
und mit einer preiswerten Einrichtung und dessen Wirkungsweise eine bessere Schneidgüte
zu erzielen, insbesondere bei sich mehr und mehr erhöhenden Drehzahlen der Bearbeitungswerkzeuge.
Diese Aufgabe wird durch Anordnung des elastischen Bauteils zwischen dem Bearbeitungswerkzeug
und der ihm zugeordneten Unterstützungseinrichtung gelöst, insbesondere derart, daß
das Messer mit dem elastischen Bauteil unmittelbar in Kontakt ist, was im wesentlichen
gleichdeutend damit ist, daß das zweite elastische Bauteil als Zwischenlager zwischen
dem Bearbeitungswerkzeug und der Unterstützungseinrichtung für dieses Bearbeitungswerkzeug
verwendet wird. Das Substrat kann dabei ein bahn- oder bogenförmiges Gut sein. Die
Unterstützungseinrichtung kann eine in einem Maschinengestell drehbar gelagerte Welle
oder aber auch eine auf einer solchen Welle gelagerte Nabe sein. Das Bearbeitungswerkzg.
kann dabei ein Messer, insbesondere ein kreisförmiges Messer, beispielsweise ein Ober-,
Unter- oder Perforiermesser sein. Das elastische Material kann aus Kunststoff oder
Gummi bestehen, beispielsweise ein sog. O-Ring, Rundschnurring oder dgl. sein, oder
aber auch auf die Unterstützungseinrichtung oder das Messer unmittelbar aufgesprüht
sein. Die einzelnen Merkmale können dabei je einzeln für sich oder zu mehreren beliebiger
Kombination zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht sein. An Hand
von in den beigefügten Figuren schematisch abgebildeten den Erfindungsgedanken jedoch
nicht begrenzenden Ausführungsbeispielen wird die vorgeschlagene Lösung nunmehr näher
erläutert. Die Ausführungsbeispiele können in verschiedener Weise abgeändert werden
ohne den durch die Grundidee abgesteckten Rahmen zu verlassen. In denFiguren sind
in dem vorliegenden Zusammenhang nicht wesentliche dem Fachmann hinreichend bekannte
Maschinenteile wegen einer übersichtlicheren Darstellungsweise nicht dargestellt.
Die Figuren zeigen vielmehr nur diejenigen Teile, die für die nähere Erläuterung der
vorgeschlagenen Lösung und ihrer Vorteile erforderlich sind.
[0005] Die einzelnen Figuren bedeuten:
- Fig. 1:
- Prinzipskizze des sog. geraden Schnittes
- Fig. 2:
- Prinzipskizze des sog. umschlungenen Schnittes
- Fig. 3:
- Schnitt durch eine Schneideinrichtung, wobei das zu schneidende Substrat aus Gründen
der deutlicheren Darstellung nicht gezeigt ist.
- Fig. 4:
- Schnitt analog Fig. 3 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel in anderem Maßstab.
[0006] Bei der Einrichtung nach Fig. 1 läuft eine in mehrere Streifen 1 zu zerschneidende
Bahn 2 durch mindestens ein Paar von Bearbeitungswerkzeugen beispielsweise ein Messerpaar
hindurch. In Blickrichtung auf die Figur können beliebig viele Messerpaare hintereinander
angeordnet sein. Jedes Messerpaar umfasst ein Obermesser 3 und mindestens ein Untermesser
4. Das oder die Obermesser 3 ist/sind auf der Welle oder Führung 5 befestigt, während
das oder die Untermesser 4 auf einer Welle oder Führung 6 befestigt sind. Wenn es
sich um Wellen handelt, dann ist jede der Wellen 5 oder 6 üblicherweise drehbar in
einem entsprechend ausgebildeten Maschinengestell gelagert und kann darüberhinaus
angetrieben sein. Jeweils ein zusammengehöriges Ober- und Untermesser bilden ein Bearbeitungswerkzeug.
Aus Figur 2 ist ersichtlich, daß die Bahn 2 und die daraus geschnittenen Streifen
1 das oder die Untermesser 4 teilweise umschlingen. Auf diese Weise wird das zu zerschneidende
oder zu bearbeitende Substrat, beispielsweise die Bahn 2, während des Schneidvorganges
besser gehalten als im Falle des sog. graden Schnittes nach Figur 1. Im Falle des
sog. Scherenschnittes kann ein Untermesser 4 mit mindestens einer angeschliffenen
Messerkante versehen werden. Wenn es sich jedoch um einen sog. Druckschnitt oder einen
Perforiervorgang, Kerb- oder Rillenvorgang handelt, dann kann das Untermesser 4 durch
eine Welle 7 ersetzt werden, die den gleichen Außendurchmesser, analogen oder einen
anderen Außendurchmesser wie das Untermesser 4 haben kann. Das Messer 3 kann in beliebiger
Weise, beispielsweise mit Hilfe eines Sprengringes 8 auf einer Nabe 9 befestigt werden,
wobei die Nabe 9 auf beliebige Weise in axialer Richtung der Welle 5 gegenüber dieser
Welle befestigt werden kann. Die Messer können aber auch in separate Halter eingesetzt
sein, die ihrerseits an einem Maschinengestell befestigt werden, wie diese beispielsweise
aus den US-Patenten 44 34 695, 44 38 673 oder 46 49 782 hervorgehen. Wenn es sich
um einen Scherenschnitt handelt, dann ist das Obermesser 3 auf der Nabe 9 meist derart
auf der Nabe 9 befestigt, daß sich eine leichte Schrägstellung gegenüber der Schneide
des Untermessers 4 ergibt. Dadurch kann das Obermesser 3 gegenüber dem Untermesser
4 federnd nachgeben, wenn die beiden Messer zum Zwecke des Schneidens gegeneinandergedrückt
werden. Wenn es sich bei dem Obermesser 3 um ein Bearbeitungswerkzeug handelt, das
zum Längsperforieren, Rillen, Druckschneiden usw. verwendet werden soll, dann wird
meistens ein Obermesser 3' verwendet, welches im rechten Winkel zu der Unterstützungseinrichtung,
beispielsweise der Welle 5 oder der Nabe 9, angeordnet ist. Dieses Bearbeitungswerkzeug
3' arbeitet dann unter Zwischenschaltung des zu bearbeitenden Substrates, d. h. eines
Bogens oder Bahn mit der Welle 7 zusammen, die auch ein Zylinder sein kann, der von
dem zu bearbeitenden Substrat meistens teilweise umschlungen wird. Die Art der Befestigung
des Obermessers 3 oder 3' gegenüber der aus hartem Material wie beispielsweise Stahl
bestehenden Nabe 9 ist ebenfalls beliebig. Zwischen dem das Bearbeitungs- oder Verarbeitungswerkzeug
darstellenden Obermesser 3/3' und der beispielsweise durch die Nabe 9 gegebenen Unterstützungseinrichtung,
die beide aus relativ hartem Werkstoff wie beispielsweise Stahl bestehen und erste
relativ harte Bauteile darstellen, ist ein zweites elastisches Bauteil 10 eingesetzt,
derart, daß es zwischen die aus relativ hartem Material beispielsweise aus Stahl bestehende
Nabe 9 und das Obermesser3/3' zu liegen kommt, diesen also unmittelbar benachbart
ist und beide berührt. Insbesondere berührt das Messer 3/3' das elastische Bauteil
10 und ist mit diesem unmittelbar in Kontakt. Damit stützt sich das Obermesser 3/3'
unter Zwischenschaltung des zweiten elastischen Bauteils 10 auf der Nabe 9 und im
weiteren Verlauf auf der Welle 5 ab. Wenn während des Bearbeitungsvorganges das Obermesser
3 in Schwingungen geraten sollte, dann werden diese durch das zweite elastische Bauteil
10 gedämpft und zwar dazu noch vorzugsweise derart, daß diese Dämpfung möglichst dicht
an der Entstehungsstelle der Schwingungen stattfindet. Das zweite elastische Bauteil
kann beispielsweise aus einem zwischen die Nabe 9 und dem Obermesser 3 eingelegten
Rundschnurring, einem sog. O-Ring oder dgl. bestehen, aber auch auf den inneren Sitz
des Obermesser 3 oder den äußeren Sitz der Nabe 9 zu einer Schicht oder einer Beschichtung
aufgespritzt oder aufvulkanisiert sein. Als Material kann Gummi oder Kunststoff oder
jegliches andere Material verwendet werden, das geeignet ist, Schwingungen zu dämpfen.
Sollte die Dämpfung an einer Stelle erfolgen, die von der Entstehungsstelle der Schwingungen
weiter entfernt ist, dann ist dies als eine die Aufgabe in weniger perfekter Weise
zu erfüllende Lösung anzusehen, die jedoch von dem oben erläuterten Gedanken nicht
entfernt ist, schließlich wird die Dämpfung eines Bauteils um so schwieriger, je mehr
Masse gedämpft werden muß. Jedoch ist es durchaus denkbar, daß eine Dämpfung auch
an einem weiter entfernten Punkt erfolgen kann als an dem nächst möglichen. Ferner
ist anzumerken, daß das Bearbeitungswerkzeug nicht nur durch eine Nabe, sondern auch
direkt durch eine Welle oder durch eine die Nabe ihrerseits stützende Welle unterstützt
werden kann. Nicht nur die in den Figuren näher erläuterte Lagerung eines Obermessers
sondern auch die Lagerung weiterer Obermesser und auch die analoge Lagerung von Untermessern
oder Untermessernaben auf den ihnen jeweils zugeordneten Unterstützungseineichtungen
liegen im Rahmen des vorgeschlagenen Grundgedankens und dessen Realisierung. Die Bahn
2 kann entweder aus einer einzigen Bahn bestehen oder aber auch aus mehreren aufeinandergelegten
Bahnen bestehen, die derart übereinandergelegt sind, daß sie sich insgesamt wie eine
Bahn oder ein Substrat verhalten.
Teileliste
[0007]
- 1
- Streifen
- 2
- Bahn
- 3
- Obermesser
- 3'
- Obermesser
- 4
- Untermesser
- 5
- Welle/Führung
- 6
- Welle/Führung
- 7
- Welle
- 8
- Sprengring
- 9
- Nabe
- 10
- elastisches Bauteil
1. Einrichtung und Verfahren zum Bearbeiten eines aus mindestens einer Lage bestehenden
Substrates (2) aus Papier, Kunststoff- oder Metallfolie, Gewebe od. dgl. in seiner
Laufrichtung mit mindestens einem drehbaren, insbesondere kreisförmigen Messer (3,
3', 4), einer Unterstützungseinrichtung (5, 6) für dieses Messer (3, 3', 4) und mindestens
einem zwischen benachbarte härtere erste Bauteile (3, 9) eingefügten zweiten elastischen
Bauteil (10), gekennzeichnet durch die Anordnung des elastischen Bauteils (10) zwischen
dem Bearbeitungswerkzeug (3, 3') und der ihm zugeordneten Unterstützungseinrichtung
(9) derart, daß das Messer (3, 3') mit dem elastischen Bauteil (10) vorzugsweise unmittelbar
in Kontakt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung des zweiten Bauteils
(10) als Zwischenlage zwischen Bearbeitungswerkzeug (3, 3') und der Unterstützungseinrichtung
(9) für dieses Bearbeitungswerkzeug.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (2) ein bahn-
oder bogenförmiges Gut ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstützungseinrichtung
eine in einem Maschinengestell drehbar gelagerte Welle (5) ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstützungseinrichtung
eine auf einer in einem Maschinengestell drehbar gelagerten Welle (5) gelagerte Nabe
(9) ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Messer ein sog. Untermesser
ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Messer ein sog. Obermesser
ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Material (10)
aus Gummi besteht.
9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Material (10)
aus einem O-Ring, Rundschnurring od. dgl. besteht.
10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Bauteil (10)
aus einer auf das Messer (3, 3') oder die Unterstützungseinrichtung (9) aufgearbeiteten,
beispielsweise aufgespritzten oder aufvulkanisierten elastischen Schicht besteht.