[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotationsschneidvorrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 mit einem Rotationsschneidmesser und einem Gegenmesser, die sich im
Schneidbereich teilweise überdecken und die einen Schneidspalt bilden.
[0002] Derartige Rotationsschneidvorrichtungen sind grundsätzlich bekannt und werden beispielsweise
für das Schneiden von Papierprodukten bei der Drucknachbearbeitung eingesetzt. Dabei
werden als Rotationsmesser einstückige Rundmesser oder mehrteilige Messer eingesetzt,
die am Umfang eines runden, scheibenartigen Grundkörpers angeordnete Einzelklingen
aufweisen. Das Gegenmesser kann feststehen oder ebenfalls rotieren. Weiterhin kann
es als Zylinder ausgebildet sein, dessen eine Kante im Schneidbereich als Scherkante
für das Rotationsmesser dient, wodurch ein scherenartiger Schnitt erzielt werden kann.
[0003] Der Schneidspalt zwischen den Messern ist vorgesehen, um einen Verschleiß der Messer
durch gegenseitige Berührung zu vermeiden. Für einen guten Schnitt muß der Schneidspalt
sehr klein sein, beispielsweise einige hundertstel Millimeter.
[0004] Während des Betriebs der Vorrichtung erwärmen sich jedoch sowohl die Lager der Messer
durch Reibung wie auch die Messer selbst durch Reibung zwischen den Klingen bzw. dem
Messergrundkörper und den Papierprodukten. Durch die hieraus resultierende Wärmeausdehnung
der Lager und der Schneidmesser kommt es zu einer Verringerung der Schneidspaltbreite.
Bei zu großer Erwärmung und damit Wärmeausdehnung kann der Schneidspalt ganz verschwinden,
so daß die Schneidmesser in Kontakt kommen, wodurch die Schneiden durch ihre Reibung
aneinander zum einen weiter erwärmt werden und zum anderen einer erhöhten Abnutzung
unterliegen. Im ungünstigsten Fall kann es auch zu Absplitterungen an den Schneiden
kommen. Letzteres führt zu unsauberen Schnitten, so daß Ausschuß und ungewollte Stillstandszeiten
entstehen, wenn das Messer repariert oder nachgeschliffen werden muß.
[0005] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Rotationsschneidvorrichtung der oben genannten
Art bereitzustellen, die einen geringeren Ausschuß erzeugt und bei der geringere Stillstandszeiten
möglich sind.
[0006] Die Aufgabe wird gelöst durch eine Rotationsschneidvorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1.
[0007] Eine erfindungsgemäße Rotationsschneidvorrichtung weist ein Rotationsschneidmesser
und ein Gegenmesser auf, die sich im Schneidbereich überdecken und dort einen Schneidspalt
bilden. Die Schneiden müssen dabei nicht notwendigerweise parallel angeordnet sein,
sie können auch gegeneinander abgewinkelt sein und / oder einen Freiwinkel aufweisen.
[0008] Das Rotationsmesser kann hierbei einstückig oder mehrteilig ausgebildet sein. In
letzterem Fall kann es z. B. einen runden, scheibenartigen Grundkörper aufweisen,
an dessen Umfang eine Vielzahl von einzelnen Klingen oder Messern befestigt ist, die
zudem verstellbar angebracht sein können. Das Rotationsschneidmesser kann weiterhin
als Ober- oder Untermesser ausgebildet sein. Das Gegenmesser kann feststehen oder
auch selbst rotieren. Hierbei kann es selbst als Rotationsschneidmesser oder auch
bevorzugt als Zylinder ausgebildet sein, dessen dem Rotationsschneidmesser gegenüberliegende
Kante als Scherkante wirkt.
[0009] Erfindungsgemäß ist bei einem vorhandenen Schneidspalt die elektrisch leitfähige
Schneide des Rotationsschneidmessers gegenüber der elektrisch leitenden Schneide des
Gegenmessers elektrisch isoliert. Dies kann z.B. durch Halterung in elektrisch isolierenden
Materialien wie Kunststoff oder Keramik bzw. durch Vorsehen entsprechender Zwischenschichten
zwischen Schneide und Messer oder Messer und zugehöriger Halte- bzw. Lagervorrichtung
oder durch isolierende Lager, z.B. Kugellager mit Keramikkugeln, erfolgen.
[0010] Die Rotationsschneidvorrichtung weist eine Überwachungseinrichtung mit zwei Eingängen
auf, wobei jeweils ein Eingang mit der Schneide eines Messers elektrisch leitend verbunden
ist. Die Überwachungseinrichtung überwacht den Gleich- oder Wechselstromwiderstand
zwischen ihren Eingängen und gibt ein Signal ab, wenn der Gleichstromwiderstand bzw.
Blindanteil des Wechselstromwiderstands einen Schwellwert unterschreitet.
[0011] Der Schwellwert ist so vorgegeben, daß er bei Berührung der Schneiden unterschritten
wird. Bei Überwachung des Gleichstromwiderstands ist er größer als die Summe der Widerstände
der Verbindungen zwischen Eingängen und Schneiden sowie dem Kontaktwiderstand zwischen
den Schneiden, wenn diese sich ohne Druck berühren. Bei Überwachung des Wechselstromwiderstands
ist der Schwellwert größer als der Blindwiderstand der Verbindung von dem einen Eingang
der Überwachungseinrichtung über die sich ohne Druck berührenden Schneiden zu dem
anderen Eingang der Überwachungseinrichtung bei einer von der Signaleinrichtung vorgegebenen
Frequenz.
[0012] Verringert sich der Schneidspalt zwischen den Schneiden im Schneidbereich so weit,
daß die Schneiden sich berühren, sinkt der Gleichstromwiderstand oder der maßgeblich
durch die Schneidspaltbreite bestimmte Blindanteil des Wechselstromwiderstands zwischen
den Eingängen der Überwachungseinrichtung unter den Schwellwert, wodurch ein Signal
ausgelöst wird.
[0013] Die Überwachung des Blindwiderstands kann in der Überwachungseinrichtung insbesondere
auch durch Überwachung der wesentlich durch den Blindwiderstand bestimmten Phase zwischen
Spannung und Strom an den Eingängen, oder der Amplitude des Wechselstroms bei gegebener
Spannung, erfolgen.
[0014] Das Signal kann durch einen erniedrigten Widerstandswert ausgelöst werden. Im diesem
Fall erfolgt die Signalabgabe nur, wenn der Gleichstromwiderstand bzw. der Blindwiderstand
für eine Mindestdauer erniedrigt ist, die unter anderem von der Ausbildung der Überwachungseinrichtung
abhängt. "Unterschreiten des Schwellwertes" bedeutet dann, daß ein Unterschreiten
und damit eine Berührung der Schneiden für eine gewisse Mindestdauer erfolgen muß.
Um schon möglichst frühzeitig eine Berührung der Schneiden erkennen zu können, ist
es vorteilhaft, wenn die Überwachungseinrichtung schon bei sehr kurzzeitigen Unterschreitungen
des Schwellwerts reagiert, wozu sie vorteilhaft z. B. eine entsprechend ausgebildete
Sample-and-Hold-Schaltung aufweisen kann.
[0015] Bevorzugt erfolgt die Signalabgabe bereits auf die Erkennung eines Abfalls des Widerstands
bzw. Blindwiderstands unter den Schwellwert hin, da hierdurch ein Ansprechen auch
auf nur sehr kurz andauernde Berührungen möglich ist, wie sie bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten
des Rotationsschneidmessers auftreten können.
[0016] Das Signal kann solange dauern, wie der Schwellwert unterschritten ist; es kann aber
auch über einen vorgegebenen längeren Zeitraum abgegeben werden, beispielsweise um
anzuzeigen, daß ein Nachstellen der Schneidspaltbreite erforderlich ist.
[0017] Die erfindungsgemäße Rotationsschneidvorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren
erlauben eine sehr einfache, aber wirksame Überwachung der Schneidspaltbreite. Durch
die Überwachung ist es möglich, mit sehr kleinen Schneidspaltbreiten zu arbeiten,
ohne daß die Gefahr einer übermäßigen Abnutzung der Schneiden der Messer auftritt.
Weiterhin werden Absplitterungen an den Messern und damit verbundene Verluste durch
schlechten Schnitt und Ausfallzeiten vermieden.
[0018] Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in der Beschreibung, den Zeichnungen
und den Unteransprüchen beschrieben.
[0019] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Rotationsschneidvorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen
Verfahrens kann bei Berührung der Schneiden und dem hierdurch verursachten Abfall
des Gleichstromwiderstands bzw. Blindanteils des Wechselstromwiderstands unter den
Schwellwert ein optisches Signal, z. B. in Form einer leuchtenden Lampe oder einer
entsprechenden Anzeige, abgegeben werden. Dies hat den Vorteil, daß das Signal auch
bei erheblichen Umgebungsgeräuschen immer wahrgenommen werden kann.
[0020] Im einfachsten Fall weist die Überwachungseinrichtung hierzu zwischen den Eingängen
eine Reihenschaltung einer Spannungsquelle und einer Lichtquelle auf.
[0021] Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Rotationsschneidvorrichtung bzw.
des Verfahrens kann bei Berührung der Schneiden und dem hierdurch verursachten Abfall
des Gleichstromwiderstands bzw. Blindanteils des Wechselstromwiderstands unter den
Schwellwert ein akustisches Signal abgegeben werden. Dies ist besonders dann vorteilhaft,
wenn das Bedienungspersonal eine Anzeige nicht dauernd beobachten kann.
[0022] Im einfachsten Fall weist die Überwachungseinrichtung zwischen den Eingängen eine
Reihenschaltung einer Spannungsquelle und einer Hupe auf.
[0023] Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Rotationsschneidvorrichtung bzw.
des Verfahrens wird die Schneidspaltbreite bei Berührung der Schneiden automatisch
vergrößert.
[0024] Dazu kann die Rotationsschneidvorrichtung eine Stelleinrichtung zur Einstellung der
Schneidspaltbreite aufweisen, die durch ein Signal der Überwachungseinrichtung ansteuerbar
ist, und die auf ein Signal hin, das ihr von der Überwachungseinrichtung zugeführt
wird, die Schneidspaltbreite durch Bewegung des Rotationsschneid- und/oder Gegenmessers
vergrößert.
[0025] Hierdurch ist in besonders vorteilhafter Weise eine Verstellung der Schneidspaltbreite
auch während des laufenden Betriebs möglich. Eine unnötige Abnutzung der Schneiden
wird besonders wirkungsvoll vermieden, da die Vergrößerung des Schneidspalts ohne
Verzögerung erfolgt, während sonst ein Eingriff des Personals notwendig ist. Bedingt
durch die kurze Reaktionszeit kann weiterhin die Schneidspaltbreite ohne Risiko klein
gehalten werden, was zu einem sehr guten Schnitt führt.
[0026] Bei einer Ausführungsform erfolgt die Vergrößerung nur während der Dauer des Signals.
Es kann jedoch, besonders bei mehrteiligen Messern, passieren, daß nur ein kleiner
Bereich des Messers ein Signal auslöst, das dann bei hoher Rotationsgeschwindigkeit
nur sehr kurz andauert. Bevorzugt wird daher bei einer anderen Ausführungsform die
Schneidspaltbreite auf ein Signal hin um einen vorgegebenen Betrag vergrößert, wobei
während der Vergrößerung keine weiteren Signale berücksichtigt werden.
[0027] Die Stelleinrichtung kann so ausgebildet sein, daß zu gegebenen Zeitpunkten die Schneidspaltbreite
sehr langsam um einen bestimmten Abstand reduziert wird, höchstens jedoch soweit bis
ihr ein Signal der Überwachungseinrichtung zugeführt wird. Generell wird die Abstandsreduktion
sofort beendet und der Schneidspalt wieder vergrößert, wenn durch Berührung der Schneiden
ein Signal in der Überwachungseinrichtung ausgelöst wird. Auch kann die Überwachungseinrichtung
so ausgebildet sein, daß eine gewünschte Schneidspaltbreite während oder nach einem
Abkühlen der Vorrichtung aufgrund einer Betriebsunterbrechung automatisch eingestellt
wird.
[0028] Durch diese Ausbildung der Stelleinrichtung ist es möglich, die Schneidspaltbreite
zu regeln, d.h. insbesondere auch bei Abkühlung der Messer und Lager die dann durch
Abkühlung vergrößerte Schneidspaltbreite wieder zu verringern. Schließlich ermöglicht
diese Weiterbildung die automatische Einstellung der Schneidspaltbreite bei Betriebsbeginn
und/oder nach Unterbrechungen des Betriebs.
[0029] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Schleifkontakt
vorgesehen, um einen elektrischen Kontakt mit der Welle des Rotationsschneidmessers
oder des Gegenmessers herzustellen. Bei dieser Ausführungsform ist stets eine einwandfreie
Kontaktierung sichergestellt, die unabhängig von einer Erwärmung oder Abkühlung der
Maschine ist. Demgegenüber kann es problematisch sein, die Kontaktierung über die
Lager der Welle vorzunehmen, da sich der Innenwiderstand der Lager in Abhängigkeit
von deren Temperatur ändert.
[0030] Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielhaft anhand der Zeichnungen
beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht einer Rotationsschneidvorrichtung
nach einer ersten Ausführungsform; und
- Fig. 2
- eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht einer Rotationsschneidvorrichtung
nach einer zweiten Ausführungsform.
[0031] In Fig. 1 weist eine erfindungsgemäße Rotationsschneidvorrichtung für Papierprodukte
ein Rotationsmesser 2 als Obermesser und ein Gegenmesser 4 als Untermesser auf, die
sich im Schneidbereich überdecken und einen Schneidspalt 6 bilden.
[0032] Das Obermesser 2 ist an einer Welle 10 angebracht, die in Lagern 12 gelagert ist
und von einer Antriebseinheit 14 angetrieben wird. Das Gegenmesser 4 weist eine Schneide
16 mit einer Scherkante auf, die in einem Halter 20 aus elektrisch isolierendem Material,
z.B. Kunststoff oder Keramik, befestigt ist. Der Halter 20 und die Antriebseinheit
14 sind über einen Rahmen 18 fest miteinander verbunden. Zusammen mit der rotierenden
Schneide des Rotationsmessers 2 kann mit Hilfe des Gegenmessers 4 ein ziehender, scherenartiger
Schnitt erzielt werden.
[0033] Die Breite des Schneidspalts 6 kann mittels einer Stelleinrichtung 8, beispielsweise
mit Hilfe von Handkurbeln, durch Verschiebung des Halters 20 eingestellt werden. Die
Mechanik hierzu ist dem Fachmann bekannt.
[0034] Für einen guten Schnitt von Papierprodukten kann die Breite des Schneidspalts im
Bereich von etwa 3/100 mm liegen.
[0035] Das Rotationsmesser 2 und die Welle 10 sind aus Metall gefertigt, so daß die Schneide
des Rotationsmesser 2 über einen an der Welle 10 anliegenden, an dem metallischen
Rahmen 18 elektrisch leitend befestigten Federschleifkontakt 22 elektrisch leitend
mit dem Rahmen 18 verbunden, jedoch durch den elektrisch isolierenden Halter 20 gegenüber
der elektrisch leitenden Schneide 16 des Gegenmessers 4 isoliert ist.
[0036] Der Rahmen 18, und damit die Schneide des Rotationsschneidmessers 2, und die Schneide
16 des Gegenmessers 4 sind mit den zwei Eingängen 26, 27 einer Überwachungseinrichtung
24 verbunden, die zwischen den beiden Eingängen 26 eine Reihenschaltung einer Lampe
28 und einer Gleichspannungsquelle 30 aufweist. Es kann auch eine Wechselspannungsquelle
verwendet werden.
[0037] Verringert sich die Breite des Schneidspalts 6 durch Wärmeausdehnung so weit, daß
sich die Schneiden des Rotationsmessers 2 und des Gegenmessers 4 berühren, wird der
Widerstand zwischen den beabstandeten Schneiden sehr klein und die Eingänge der Überwachungseinrichtung
werden überbrückt bzw. kurzgeschlossen. Damit ist der Stromkreis aus Lampe 28 und
Spannungsquelle 30 geschlossen, so daß die Lampe aufleuchtet und ein optisches Signal
abgibt. Alternativ oder zusätzlich kann ein akustisches Signal abgegeben werden
[0038] Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Beide
Ausführungsformen unterscheiden sich nur in der Ausbildung der Überwachungseinrichtung
und der Stelleinrichtung.
[0039] Die Überwachungseinrichtung 32 weist bei dieser Ausführungsform eine Gleichspannungsquelle
34, zwei Eingänge 36, 37 und zwei Ausgänge 38 auf, von denen einer mit dem Eingang
36 direkt und der andere über die Spannungsquelle 34 mit dem Eingang 37 verbunden
ist. Bei Berührung der Schneiden liegt damit an den Ausgängen 38 als Signal die Spannung
der Spannungsquelle 34 an.
[0040] Die mit der Überwachungseinrichtung 32 verbundene Stelleinrichtung 40 zur Einstellung
des Schneidspalts ist so ausgebildet, daß sie bei einem Signal, d.h. einem Anstieg
der Spannung an ihren Eingängen den Halter 20 um eine vorgegebene Distanz, z. B. um
3/100 mm, von dem Rotationsmesser 2 wegbewegt. Dazu kann sie eine dem Fachmann bekannte
Stelleinheit, beispielsweise einen elektronisch gesteuerten elektrischen Antrieb mit
einer Spindel aufweisen. Vorzugsweise wird hier ein (nicht gezeigter) Motor eingesetzt,
der eine schnelle Bewegung des Halters 20 erlaubt, damit die Zeitspanne, während der
die Schneiden in Kontakt sind, möglichst kurz ist.
Bezugszeichenliste
[0041]
- 2
- Rotationsschneidmesser
- 4
- Gegenmesser
- 6
- Schneidspalt
- 8
- Stelleinrichtung
- 10
- Welle
- 12
- Lager
- 14
- Antriebseinheit
- 16
- Schneide des Gegenmessers
- 18
- Rahmen
- 20
- Halter für Gegenmesserschneide
- 22
- Federschleifkontakt
- 24
- Überwachungseinrichtung
- 26
- Eingang
- 27
- Eingang
- 28
- Lampe
- 30
- Spannungsquelle
- 32
- Überwachungseinrichtung
- 34
- Spannungsquelle
- 36
- Eingang
- 37
- Eingang
- 38
- Ausgänge
- 40
- Stelleinrichtung
1. Rotationsschneidvorrichtung mit einem Rotationsschneidmesser (2) und einem Gegenmesser
(4), die jeweils eine elektrisch leitende Schneide aufweisen, sich im Schneidbereich
teilweise überdecken und einen Schneidspalt (6) bilden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schneide des Rotationsschneidmessers (2) und die Schneide (16) des Gegenmessers
(4) elektrisch gegeneinander isoliert sind, und
daß die Schneide des Rotationsschneidmessers (2) und die Schneide (16) des Gegenmessers
(4) jeweils mit einem Eingang (26, 27; 36, 37) einer Überwachungseinrichtung (24;
32) elektrisch verbunden sind, die den elektrischen Widerstand zwischen den beiden
Eingängen (26, 27; 36, 37) überwacht und ein Signal abgibt, wenn der Widerstand einen
vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.
2. Rotationsschneidvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Überwachungseinrichtung (24) eine Signalquelle (28) aufweist, die bei Unterschreiten
des Schwellwertes ein optisches und/oder akustisches Signal abgibt.
3. Rotationsschneidvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Überwachungseinrichtung (24) eine zwischen die beiden Eingänge (26, 27) geschaltete
Reihenschaltung einer Spannungsquelle (30) und einer Licht- (26) und/oder Schallquelle
aufweist.
4. Rotationsschneidvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Überwachungseinrichtung (24; 32) den Gleichstromwiderstand oder den Blindanteil
des Wechselstromwiderstandes überwacht.
5. Rotationsschneidvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine mit der Überwachungseinrichtung (32) verbundene Stelleinrichtung (40) vorgesehen
ist, die zur Einstellung des Schneidspalts (6) dient, wobei die Stelleinrichtung (40)
so ausgebildet ist, daß sie in Ansprechen auf ein ihr von der Überwachungseinrichtung
(32) zugeführtes Signal die Breite des Schneidspalts (6) durch Bewegung des Rotationsschneidmessers
und/oder des Gegenmessers (2, 4) vergrößert.
6. Rotationsschneidvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stelleinrichtung (40) auf das Signal hin den Schneidspalt (6) um einen vorgegebenen
Betrag vergrößert.
7. Rotationsschneidvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stelleinrichtung (40) die Breite des Schneidspalts (6) auf der Basis von Signalen
der Überwachungseinrichtung (32) auf einen Sollwert regelt.
8. Verfahren zur Überwachung der Schneidspaltbreite einer Rotationsschneidvorrichtung
mit einem Rotationsschneidmesser (2) und einem Gegenmesser (4), die sich im Schneidbereich
teilweise überdekken und einen Schneidspalt (6) bilden, und die jeweils elektrisch
leitende Schneiden aufweisen, die elektrisch gegeneinander isoliert sind, bei welchem
Verfahren der Gleich- oder Wechselstromwiderstand zwischen den Schneiden überwacht
und ein Signal abgegeben wird, wenn der Gleichstromwiderstand bzw. Blindanteil des
Wechselstromwiderstands einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein optisches und/oder akustisches Signal abgegeben wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schneidspalt (6) durch eine Stelleinrichtung (40) in Ansprechen auf das Signal
der Überwachungseinrichtung durch Bewegen des Rotationsschneidmessers (2) und/oder
des Gegenmessers (4) verändert, insbesondere vergrößert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf das Signal hin der Schneidspalt (6) um einen vorgegebenen Betrag vergrößert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Breite des Schneidspaltes (6) auf der Basis von durch Schwellwertunterschreitung
ausgelösten Signalen geregelt wird.