[0001] Die Erfindung betrifft eine Schneidemaschine mit einer Schneideauflage für zu schneidendes
Schnittgut, mit einem höhenverfahrbaren, horizontalen Messerbalken, der ein Messer
zum Schneiden von aufliegendem Schnittgut trägt, und mit einem höhenverfahrbaren,
horizontalen Pressbalken zum Niederdrücken des zu schneidenden Schnittguts. Bei dem
Schnittgut kann es sich beispielsweise um einen Papierstapel handeln.
[0002] Es gibt heute bei elektrisch angetriebenen Schneidemaschinen sowohl für die Schnittgutpressung
als auch für den Schneidemesserantrieb verschiedene Funktionsprinzipien. Diese lassen
sich teilweise bestimmten Maschinengrößengruppen zuordnen, da sie dort den jeweils
besten Kompromiss aus Funktion und Kosten darstellen.
[0003] Die kleineren Schneidemaschinen nehmen eine gewisse Sonderstellung ein, da die notwendigen
Kräfte für die Betätigung der Schnittgutpressung im Vergleich zu größeren Maschinen
nicht so hoch sind, so dass oft die Muskelkraft des Bedieners ausreicht und keine
motorische Unterstützung notwendig ist. Diese Maschinen sind oftmals keine Produktionsmaschinen,
mit denen der Bediener den ganzen Tag arbeitet. Eine typische Anwendung finden solche
Maschinen beispielsweise in Copy-Shops. Die Teil- oder Vollelektrisierung dient hier
oftmals vor allem dem gesteigerten Komfort, da der Kraftaufwand des Bedieners verringert
wird und auch dauerhaft schneller gearbeitet werden kann. Da das Segment der kleinen
Maschinen besonders preissensitiv ist, stehen hier die Herstellkosten für das jeweilige
Funktionsprinzip im Vordergrund und dürfen im Verhältnis zur manuellen Maschinenvariante
nicht zu hoch ausfallen. Deshalb finden hier in der Regel nur einfache Systeme der
Elektrifizierung Verwendung, teilweise wird nur der Messerantrieb motorisch angetrieben.
Sofern die Schnittgutpresseinrichtung ebenfalls per Motor angetrieben wird, so ist
der Pressdruck in aller Regel nicht einstellbar.
[0004] Schneidemaschinen der mittleren Maschinengruppengröße haben eine sehr breite Verwendung,
angefangen vom professionellen Copy-Shop über Hausdruckereien bis hin zur professionellen
Druckerei. Diese Maschinen sind besonders geeignet für kleinere und mittlere Papierformate,
welche im Digitaldruckverfahren häufig eingesetzt werden. Aus diesem Grund hat diese
mittlere Maschinengrößengruppe an Marktbedeutung und an geforderter Professionalität
zugelegt. Der Markt fordert hier zunehmend Ausstattungsmerkmale und Arbeitsgeschwindigkeiten,
die bisher vornehmlich Maschinen der großen Maschinengrößengruppe vorbehalten sind.
Die Ausstattungsmerkmale können aber im mittleren Maschinengruppensegment meist nicht
durch die Techniken der großen Maschinengruppengröße realisiert werden. Gründe hierfür
sind beispielsweise die Baugröße, die Komplexität und der Preis für die Realisierung
der Ausstattungsmerkmale. Maschinen der mittleren Maschinengruppengröße sollen am
standardmäßig abgesicherten Einphasen-Stromnetz betrieben werden können, da dieses
nahezu an allen gewünschten Einsatzorten zur Verfügung steht. Die Energieeffizienz
solcher Maschinen ist aus mehreren Gründen wichtig. Ein Grund ist, dass der benötigte
Energieverbrauch aus Umweltschutz- und Betriebskostensicht, wie bei allen elektrisch
betriebenen Geräten, so gering wie möglich gehalten werden sollte. Ein weiterer Grund
ist, dass die wunschgemäß genutzte elektrische Einphasen-Hausinstallation die mögliche
Leistungsaufnahme und damit die Leistungsfähigkeit der Maschine begrenzt. Das heißt,
je energieeffizienter die Maschine arbeitet, desto mehr Leistung kann produktiv für
die eigentliche Maschinenfunktion genutzt werden.
[0005] Für alle beschriebenen Maschinengruppengrößen gilt es, die Funktionseinheiten zum
Pressen als auch jene zum Schneiden des Schnittguts derart zu realisieren, dass sie
einerseits die Anforderungen an die Stabilität und Präzision erfüllen, die insbesondere
für einen sauberen Schnitt notwendig sind, und andererseits möglichst wirkungsgradoptimal
sind, um die zur Verfügung stehende Leistung aus der Standard-Einphasen-Hausinstallation
möglichst effektiv in eine maximale Presskraft bzw. eine maximale Schnittkraft bei
der geforderten Press- und Schneidegeschwindigkeit umzusetzen. Da gleichzeitig eine
hohe Geschwindigkeit des Press-/ Schneidevorgangs im Sinne einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit
bei möglichst hohen Press- und Schneidekräften erwünscht ist, ist es nicht zielführend,
einen schlechten Wirkungsgrad des Press-/Schneidesystems mittels einer langsameren
Arbeitsgeschwindigkeit zu kompensieren.
[0006] Bei den heute zumeist eingesetzten Funktionsprinzipien wird ein nicht unerheblicher
Teil der eingesetzten Energie für die Überwindung der Reibungskräfte im System eingesetzt.
Diese Reibungskräfte entstehen unter anderem durch die Lagerung und Führung der Press-
bzw. Schneideeinheit. Es ist üblich, den Messerbalken, der das Schneidemesser trägt,
an seinen beiden Enden zwischen zwei Führungsplatten, die ihrerseits teilweise mit
Gleitplatten versetzt sind, gleitend zu führen. Diese Führungsplatten sind meist mit
der Maschinengrundkonstruktion verschweißt und damit möglichst steif angebunden. Das
erschwert im Schadensfall an einer solchen Führungsplatte die Reparatur erheblich
bzw. lässt eine solche erst gar nicht zu. Alternativ zu dem System mit insgesamt vier
Führungsplatten sind auch Ausführungen bekannt, bei denen die Führung des Messerbalkens
in einen großen Metallgussrahmen integriert ist, der sich rechteckförmig um den gesamten
Schneidebereich erstreckt. Dieses ist hilfreich für die notwendige Stabilität und
Präzision, erhöht aber die Gesamtsystemkosten erheblich, lässt keine Baukastendenkweise
für verschiedene Schneidelängen zu und führt im Schadensfall zu enorm hohen Reparaturkosten,
die oftmals nicht wirtschaftlich vertretbar sind. Dieses Aufbauprinzip ist deshalb
vor allem der sehr großen und sehr teuren Maschinengruppengröße vorbehalten, da damit
die notwendige Steifigkeit des Gesamtaufbaus leichter zu erreichen ist. Im weiteren
Verlauf wird diese Variante nicht weiter berücksichtigt, da sie die aufgeführten zusätzlichen
Nachteile mit sich bringt. Die Gleitführungen der Führungsplatten müssen einerseits
recht präzise sein, um einen exakten Schnitt des Schnittgutes zu gewährleisten, andererseits
braucht es ein gewisses Spiel zwischen den zueinander gleitenden Bauteilen. Um dies
bestmöglich zu gewährleisten, ist es in der Regel notwendig, dass mittels Schmierung
der gleitenden Teile die notwendigen Kräfte zum Bewegen derselben verringert werden.
Gleichzeitig muss die Schmierung die Zerstörung der Gleitoberflächen durch direkten
Kontakt der Bauteile miteinander vermeiden. Diese Schmierung ist regelmäßig zu erneuern
und ist aus Gründen des Umweltschutzes, des erhöhten Wartungsaufwands und der Gefahr
der Verschmutzung des Schnittgutes durch überschüssiges Schmiermittel nicht wünschenswert.
[0007] Soll das Messer, wie allgemein üblich, das Schnittgut mit einem ziehenden Schnitt
zerschneiden, so muss die Messerführung das Messer während der Abwärtsbewegung unter
einem Winkel (typischerweise 45°) durch das Schnittgut führen. Dies ist vorteilhaft,
da eine gleichzeitige horizontale und vertikale Bewegung des Messers in Bezug auf
das Schnittgut während des Schneidevorgangs zu einem besseren Schnittergebnis bei
gleichzeitig verringerten Schnittkräften führt. Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt
für die Messerführung ist die geforderte Bedienersicherheit. Um das Verletzungsrisiko
zu minimieren, muss der Abstand zwischen der Messerschneide und dem direkt dahinter
angeordneten Pressbalken möglichst klein sein. Ein größerer Spalt birgt die Gefahr,
dass sich der Bediener an der freistehenden Messerschneide verletzen könnte.
[0008] Insgesamt werden bei den bisher üblichen Ausführungen für die Umsetzung der geforderten
Funktionen viele kostenintensive Bauteile benötigt. Als Beispiel seien hier die vier
notwendigen Führungsplatten, zwischen denen der Messerbalken geführt wird (zwei an
jedem Ende des Messerbalkens), und die vielen zusätzlichen Teile für die Umsetzung
der Pressungsfunktionalität genannt. Zusätzlich zu den hohen Herstellungskosten der
vier notwendigen Führungsplatten ergeben sich aus den bisherigen Aufbauten weitere
Nachteile, wie die nicht vorhandene bzw. nur sehr aufwendig realisierbare Justiermöglichkeit
für die lotrechte Messerausrichtung in Bezug auf das Schnittgut, welche für ein exaktes
Schnittergebnis aber zwingend notwendig ist.
[0009] Um bei dem bereits bekannten Maschinenaufbau den gewünschten ziehenden Schnittverlauf
zu realisieren, wird über einen motorisch angetriebenen Kurbeltrieb eine Zugkraft
auf dessen Pleuel übertragen, das seinerseits mit dem Messerbalken verbunden ist.
Während des Schnitts wirkt über den Kurbeltrieb auf den Pleuel und damit auf den Messerbalken
eine nach unten gerichtete Kraft. Um die Abwärtsbewegung des Messerbalkens unter 45°
zu gewährleisten, muss der Messerbalken entsprechend geführt werden. Dazu werden häufig
auf die Führungsplatten, unter dem gewünschten Winkel, zusätzlich sogenannte Führungsleisten
aufgebracht. Zusätzlich wird der Messerbalken mit entsprechenden Rollen versehen,
die bei dessen Auf- und Abwärtsbewegung zwangsgeführt auf den Führungsleisten abrollen.
Auch für die Führung des Pressbalkens sind, ebenso wie für die Messerführung, häufig
viele zusätzliche Bauteile notwendig, die den Aufbau kompliziert, teuer und oftmals
auch unpräzise machen. Wird der Gesamtaufbau der Maschine derart ausgelegt, dass auch
der abnormale Betrieb, wie das Blockieren des Messers aufgrund falscher Tiefeneinstellung
oder nicht schneidbarem Schnittgut, abgedeckt werden soll, führt dies zu weiter unverhältnismäßig
massigen und somit teuren Maschinen.
[0010] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Pressungs- und
Messerführungsaufbau zu entwickeln, der die oben aufgeführten Anforderungen erfüllt,
bei gleichzeitiger weitgehender Vermeidung der Nachteile.
[0011] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch zwei in der gleichen Vertikalebene
parallelbeabstandet nebeneinander angeordnete Führungsplatten, die jeweils ein geneigtes,
lineares Langloch, in dem der Messerbalken geführt ist, und an ihren einander zugewandten
Stirnseiten jeweils eine vertikale Führung, an der der Pressbalken geführt ist, aufweisen.
[0012] Erfindungsgemäß ist die Anzahl der notwendigen Führungsplatten von vier auf zwei
halbiert, und die vorhandenen zwei Führungsplatten übernehmen nicht nur die Messerbalkenführung,
sondern zusätzlich auch die Pressbalkenführung. Damit der angestrebte, ziehende Schnitt
unter dem gewünschten Winkel (z.B. 45°) zur Horizontalen erreicht wird, muss die am
Messerbalken angreifende, nach unten wirkende Kraft des Schneideantriebs, in eine
dem gewünschten Winkel entsprechende, nach unten verlaufende Bewegung des Messerbalkens
umgesetzt werden. Zu diesem Zweck weisen die Führungsplatten die Langlochführung auf.
[0013] Die erfindungsgemäße Schneidemaschine bietet insbesondere folgende Vorteile:
- kostenoptimal durch die Minimierung der für die Gesamtfunktion notwendigen Teileanzahl.
- nur zwei einstückige Führungsplatten notwendig, die alle Führungsaufgaben für die
Messer- und Pressbalkenführung übernehmen.
- präzise und leichtgängige Führung der Messer- und Pressbalken durch präzise Führungsflächen,
die alle in den beiden einteiligen Führungsplatten vereint sind:
[0014] Vorzugsweise ist der Messerbalken in den Langlöchern der beiden Führungsplatten jeweils
mittels einer Führungseinheit geführt, die eine in dem Langloch abrollbar oder gleitend
geführte Achse aufweist. Besonders bevorzugt weist die Achse mindestens eine Rolle,
insbesondere ein Wälzlager, auf, die in dem Langloch abrollt. Das Langloch bildet
zwei parallele Führungsflächen aus, zwischen denen eine oder mehrere Rollen, die vorteilhaft
als Wälzlager ausgeführt sind, angeordnet sind und abrollen. Die Rollen sind mittels
der Achse zwischen der vorderen und hinteren Führungsteileinheit aufgenommen. Die
Achse nimmt einerseits die Zugkräfte auf, die sich durch die einstellbare Verbindung
zwischen den zusammengehörigen Führungsteileinheiten ergeben, anderseits aber auch
die axialen Lasten, die während des Schneidevorgangs über die darauf befestigten Rollen
eingebracht werden. Der an den Führungseinheiten befestigte Messerbalken kann sich
somit nur noch entlang der durch die parallelen Führungsflächen der Langlöcher vorgegebene
Bahn bewegen. Die Hauptreaktionskräfte, die beim Schneiden des Schnittgutes auftreten,
werden über die Rollen in den Langlöchern auf die Führungsplatten übertragen, die
somit als feststehendes Widerlager dienen. Im Fall einer gleitend geführten Achse
kann die Achse mindestens ein z.B. speziell beschichtetes Gleitflächenelement aufweisen,
das in dem Langloch gleitet.
[0015] Vorzugsweise weist die Führungseinheit zu beiden Plattenseiten der Führungsplatte
jeweils einen Achsträger auf, an dem die Achse befestigt ist. Dabei kann der Achsträger
ober- und unterhalb des Langlochs Roll- oder Gleitelemente aufweisen, welche außen
an der jeweiligen Plattenseite parallel zum Langloch abrollen bzw. gleiten. Die Führungseinheiten
sind funktionell zweitgeteilt und bestehen jeweils aus einer vorderen und einer hinteren
Führungsteileinheit. Sowohl an der vorderen wie auch an der hinteren Führungsteileinheit
sind Rollen befestigt, welche auf der vorderen bzw. hinteren Plattenseite der Führungsplatte
abrollen. Dies ermöglicht ein sehr leichtgängiges Verfahren der Führungseinheiten.
Da der Messerbalken direkt mit den beiden Führungseinheiten verbunden ist, lässt sich
auch dieser sehr leichtläufig bewegen. Besonders kostengünstig, leichtlaufend und
nahezu wartungsfrei lässt sich dies durch den Einsatz von handelsüblichen Radialrillenkugellagern
erreichen, die als Rollen dienen. Die Achsträger an der Vorder- und Rückseite der
Führungsplatten sind mittels der Achse miteinander verbunden. Die Achsverbindung kann
vorteilhaft derart gestaltet sein, dass sich der Abstand der Achsträger zueinander
einstellen lässt. Diese Einstellbarkeit erlaubt es, dass sich die Führungseinheiten
sehr leicht und exakt, ohne merkliches Spiel zwischen den Führungsplattenseiten, auf
die Führungsplattendicke anpassen lassen, so dass eventuelle herstellungsbedingte
Dickenschwankungen der Führungsplatten einfach ausgeglichen werden können. Im Fall
eines außen an der Plattenseite gleitend geführten Achsträgers können die Gleitelemente
als z.B. speziell beschichtete Gleitflächenelemente ausgebildet sein.
[0016] Vorzugsweise sind die Rollenachsen der Rollen derjenigen zwei Achsträger, an denen
der Messerbalken befestigt ist, in einer Richtung rechtwinklig zur Vertikalebene der
beiden Führungsplatten verschiebbar gelagert, um die Neigung des Messers und das Spaltmaß
zwischen Messer und Pressbalken einzustellen. Diese verschiebbare Lagerung der Rollenachsen
kann besonders einfach durch eine verdrehbare Exzenterhülse erfolgen, auf der die
Rolle drehbar gelagert ist. Um die lotrechte Ausrichtung des Messerbalkens und damit
des Messers in Bezug auf das Schnittgut sicherstellen zu können, kann der an den Führungseinheiten
befestigte Messerbalken in seiner Winkellage zu den Führungsplatten eingestellt werden.
Dies wird beispielsweise mittels Exzenterhülsen realisiert, die eine exzentrische
Verstellung der Rollenposition um ihre Mittelsymmetrie erlauben. Dadurch lässt sich
der Abstand der Achsträger zur Führungsplattenoberfläche, an der die Rollen anliegen,
verstellen. Wird diese Einstellung bei der jeweils oberen und unteren Rolle nicht
in gleicher Weise vorgenommen, ergibt sich eine Winkeländerung der Führungseinheit
zur Führungsplatte und damit die gewünschte Winkeländerung des Messers zum Schnittgut.
Zusätzlich zu der Einstellmöglichkeit über die Exzenterhülse an den Führungseinheiten
kann auch die Schneidauflage, auf der das Schnittgut aufliegt, in ihrem Neigungswinkel
verstellt werden, so dass auch hier ein einfacher Toleranzausgleich sämtlicher, aus
der Fertigung zu erwartender, Toleranzen gegeben ist. Die beiden Plattenseiten der
Führungsplatte weisen bevorzugt oberhalb und unterhalb des Langlochs jeweils parallel
zum Langloch verlaufende Rollbahnen für die Roll- oder Gleitelemente auf, z.B. von
Form von Führungsnuten.
[0017] Um Formfehler der Führungsplatten innerhalb der Führungsfläche ausgleichen zu können,
ist auf der Achse zusätzlich ein Federpaket mitverbaut, das beim Einstellen der Achsträger
mit verspannt wird und nach erfolgter Einstellung noch eine minimale axiale Bewegung
der Führungsteileinheiten zueinander erlaubt. Das Federpaket kann beispielsweise einenends
am Achsträger und anderenends an dem einem Achsende der Achse abgestützt sein.
[0018] Besonders bevorzugt weisen die beiden Führungsplatten ober- oder unterhalb des Langlochs
einen Durchbruch, z.B. in Form eines parallel zum Langloch verlaufenden, zweites Langlochs,
auf. Die Führungseinheiten weisen jeweils ein Verbindungselement, insbesondere in
Form einer Achse, auf, das den Durchbruch durchgreift und die beiden Achsträger der
Führungseinheit miteinander verbindet. Um Formfehler der Führungsplatten innerhalb
der Führungsfläche ausgleichen zu können, ist auch auf dem Verbindungselement zusätzlich
ein Federpaket mitverbaut, das beim Einstellen der Achsträger mit verspannt wird und
nach erfolgter Einstellung noch eine minimale axiale Bewegung der Führungsteileinheiten
zueinander erlaubt.
[0019] Da die Führungsplatten für die exakte Messerführung entsprechend genau und steif
aufgebaut sind, bietet es sich an, diese auch für die Führung des Pressbalkens zu
verwenden. Zu diesem Zweck weisen die einander zugewandten Stirnflächen der beiden
Führungsplatten vertikale Führungen, z.B. in Form von Längsnuten, auf. Der Pressbalken
seinerseits bildet das in die Führungen passende Gegenstück aus. Somit kann sich der
Pressbalken in seiner Längs - und Querrichtung nicht weiter bewegen, als es das vorgegebene
Spiel zwischen den Führungen in den Führungsplatten und dem Pressbalken zulässt. Der
Pressbalken bewegt sich somit exakt entlang der vorgegebenen vertikalen Führungsnuten.
[0020] Vorzugsweise weist der Schneideantrieb eine Überlastsicherung in Form eines trennbaren
Antriebspleuels auf, dessen Trennung elektrisch überwacht wird.
[0021] Mit der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Schneidmaschine lassen sich alle eingangs
genannten Forderungen in optimaler Weise realisieren, nämlich.
- Weniger aufwendige und teure Bauteile und damit kostengünstig;
- Präzise Führung von Messerbalken und Pressbalken;
- Leichtgängigkeit des gesamten Systems bestehend aus Messerbalken- und Pressbalkenführung;
- Wartungsarm durch Rollen mit Lebensdauerschmierung;
- Lotrecht einstellbarer Messerbalken;
- Stabile, überlastsichere Ausführung der gesamten Einheit;
- Geringere Gefahr der Schnittgutverschmutzung durch Rollen mit Lebensdauerschmierung;
- Ziehender Schnitt unter einem gewünschten Winkel;
- Sicher zu realisierender, minimaler Spalt zwischen dem Messerbalken und damit dem
Messer und dem Pressbalken für eine erhöhte Bedienersicherheit;
- Reparaturfreundlicher Aufbau, der den effektiven Austausch beschädigter Bauteile zulässt.
[0022] Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung.
Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß
jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden.
Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung
zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung
der Erfindung.
[0023] Die Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigt:
- Fign. 1a, 1b
- die erfindungsgemäße Schneidemaschine mit einem höhenverfahr-baren Messerbalken und
einem höhenverfahrbaren Pressbalken in einer Ansicht von vorne (Fig. 1a) und von hinten
(Fig. 1b);
- Fig. 2
- eine in Fig. 1 gezeigte Führungsplatte mit Führungen für den Mes-serbalken und den
Pressbalken;
- Fig. 3
- eine horizontale Schnittansicht einer in Fig. 1 gezeigten Führungs-einheit für den
Messerbalken;
- Fig. 4
- eine Detailansicht der in Fig. 3 gezeigten Führungseinheit; und
- Fig. 5
- eine Schnittansicht der Schneidemaschine entsprechend V-V in Fig. 1a.
[0024] Die in
Fign. 1a, 1b gezeigte Schneidemaschine
1 umfasst eine Schneidauflage
2 für zu schneidendes Schnittgut, einen (hier schräg nach unten) höhenverfahrbaren
Messerbalken
3, der ein Schneidemesser
4 zum Schneiden des aufliegenden Schnittguts trägt, einen höhenverfahrbaren Pressbalken
5 zum Niederdrücken des zu schneidenden Schnittguts, sowie einen Schneideantrieb
6 zum Höhenverfahren des Messerbalkens 3 und einen Pressantrieb
7 zum Höhenverfahren des Pressbalkens 5. Die beiden Antriebe 6, 7 können jeweils manuell
betätigt oder elektrisch angetrieben sein.
[0025] Die Schneidmaschine 1 ist in Sandwichbauweise ausgeführt und hat einen Maschinengrundkörper
aus zwei vertikalen Sockelplatten
8, zwischen denen zwei bevorzugt baugleiche, seitliche Führungsplatten
9 mittels Schraubverbindungen befestigt sind. Die beiden Führungsplatten 9 sind in
der gleichen Vertikalebene parallel nebeneinander angeordnet und weisen, wie in
Fig. 2 im Detail gezeigt ist, jeweils ein erstes, z.B. unter 45° geneigtes, lineares Langloch
10, in dem der Messerbalken 3 geführt ist, und an ihren einander zugewandten Stirnseiten
jeweils eine vertikale Führung
11 auf, in der der Pressbalken 5 geführt ist. Außerdem weisen die Führungsplatten 9
unterhalb des ersten Langlochs 10 jeweils noch ein parallel zum ersten Langloch 10
verlaufendes, zweites geneigtes lineares Langloch
12 auf.
[0026] Der Messerbalken 3 ist in den beiden ersten Langlöchern 10 jeweils mittels einer
Führungseinheit
13 geführt. Wie in
Fig. 3 gezeigt, weist die Führungseinheit 13 eine das erste Langloch 10 durchgreifende erste
Achse
14 mit einem Wälzlager
15, das in der Langlochführung 10 abrollt, und eine das zweite Langloch 12 durchgreifende
zweite Achse
16 auf. Zu beiden Plattenseiten
9a, 9b der Führungsplatte 9 weist die Führungseinheit 13 jeweils einen Achsträger
17a, 17b auf, an dem die Achsenden der ersten und zweiten Achsen 14, 16 befestigt sind. An
den beiden in Fig. 1a vorderen Achsträgern 17a ist der Messerbalken 3 befestigt, und
zwar sowohl mittels der ersten Achse 13 festgespannt als auch mittels einer Schraube
18 angeschraubt. Die erste und die zweite Achse 14, 16 sind einenends am Messerbalken
3 bzw. am vorderen Achsträgern 17a abgestützt und anderenends mittels eines Federpakets
19 am hinteren Achsträger 17b abgestützt.
[0027] Die Achsträger 17 weisen oberhalb des ersten Langlochs 10 und unterhalb des unteren
Langlochs 12 jeweils eine Rolle
20 (z.B. in Form eines Radialrillenkugellagers) auf, die an der jeweiligen Plattenseite
9a, 9b der Führungsplatte 9 parallel zum ersten Langloch 10 abrollen, und zwar auf
einer in die Plattenseiten 9a, 9b jeweils eingearbeiteten Rollbahnen
21. Wie in
Fig. 4 gezeigt, sind die Rollen 20 auf einer Exzenterhülse
22 drehbar gelagert, die an einer Schrägfläche
23 des Achsträgers 17 mittels einer Schraube
24 angeschraubt ist. Dadurch lässt sich der Abstand der Achsträger 17 zur Führungsplattenoberfläche,
an der die Rollen 20 anliegen, verstellen. Wird diese Einstellung bei der jeweils
oberen und unteren Rolle 20 nicht in gleicher Weise vorgenommen, ergeben sich sowohl
eine Winkeländerung der Führungseinheit 13 zur Führungsplatte 9 und damit eine gewünschte
lotrechte Winkeländerung des Messers 4 zum Schnittgut als auch ein gewünschter Spaltabstand
X zwischen Messer 4 und Pressbalken 5
(Fig. 5).
[0028] Damit der angestrebte, ziehende Schnitt unter dem gewünschten Winkel erreicht wird,
muss die am Messerbalken 3 angreifende, nach unten wirkende, Kraft des Antriebspleuels,
in eine dem gewünschten Winkel (45°) entsprechende, nach unten verlaufende, Bewegung
des Messerbalkens umgesetzt werden.
[0029] Der Schneideantrieb 6 weist einen motorisch angetriebenen Kurbeltrieb
25 auf, um eine Zugkraft auf ein Antriebspleuel
26 zu übertragen, das seinerseits mit dem Messerbalken 3 verbundenen ist. Während des
Schnitts wirkt über den Kurbeltrieb 25 auf den Antriebspleuel 26 und damit auf den
Messerbalken 3 eine nach unten gerichtete Zugkraft. Um den Maschinenaufbau nicht größer
dimensionieren zu müssen als es für die vorgesehene Schneidefunktion notwendig ist,
wird eine entsprechende Überlastsicherung
27 verbaut. Diese Überlastsicherung 27 ist Teil des Antriebspleuels 26. Kommt es aufgrund
einer Fehlbedienung oder sonstiger Gründe zum abrupten Blockieren der Messerbewegung
und damit zu extremen Belastungsspitzen im gesamten Maschinenaufbau, so wird ein auswechselbares
Sicherheitsteil
28 definiert abgerissen bzw. abgeschert. Dieses Sicherheitsteil 28 verbindet die beiden
Pleuelhälften, die jeweils an ihren Endpunkten mit dem Messerbalken 3 bzw. dem Kurbeltrieb
25 verbunden sind.
[0030] Zusätzlich ist die Mechanik derart gestaltet, dass der Antriebspleuel 26 nach Ansprechen
der Überlastsicherung 27 und damit nach Zerstörung des Sicherheitsteils 28 zwar ein
Stück auseinanderfahren und sich somit verlängern kann, sich jedoch nicht gänzlich
trennt und das Messer 4 somit in seine definierte sichere Endlage zurückfahren kann.
Dadurch dass sich der Antriebspleuel 26 bei zerstörtem Sicherheitsteil 28 verlängern
kann, hat die Messerblockierung keinen weiteren Einfluss mehr im ablaufenden Bewegungszyklus.
Der Schneideantrieb 6 und damit das Gesamtsystem laufen nach dem Ansprechen ohne Last
weiter, bis der Kurbeltrieb 25 den Messerbalken 3 wie vorgesehen über den Antriebspleuel
26 in die sichere obere Endlage weiterbewegt hat. Während der zweiten Schneidezyklushälfte,
also im Rücklauf in die Endlage, wird der Antriebspleuel 26 auf Druck anstatt auf
Zug belastet. In Druckrichtung ist die Pleuellänge, bestehend aus den getrennten Pleuelhälften,
jedoch auch nach Ansprechen der Überlastsicherung 27 unverändert, was bedeutet, dass
sich im Rücklauf das System mit und ohne angesprochener Überlastsicherung 27 gleich
verhält.
[0031] Das Ansprechen der Überlastsicherung 27 und somit auch das zerstörte Sicherheitsteil
28 sollen sofort und nicht erst beim nächsten Schneidezyklus erkannt werden, indem
das Schnittgut nicht geschnitten wird, da das Antriebspleuel 26 keine Zugkräfte mehr
übertragen kann. Zu diesem Zweck wird im Überlastfall parallel zum mechanischen Sicherheitsteil
28 eine elektrische Verbindung aufgerissen, die beispielsweise in Form eines elektrischen
Überwachungsteils (z.B. Leiterplatte) 29 realisiert sein kann, die wie das Sicherheitsteil
28 zerstört wird. Dadurch wird ein Stromkreis unterbrochen, diese Signaländerung wird
von der Maschinensteuerung sofort nach erfolgter Überlast erkannt, und die Maschine
lässt nach Abschluss des laufenden Schneidezyklus keine weiteren Schneidezyklen mehr
zu. Um die Maschine wieder in Betriebsbereitschaft zu versetzten, muss der Bediener
das zerstörte Sicherheitsteil 28 und das ebenfalls zerstörte Überwachungsteil 29 auswechseln.
Das mechanische Sicherheitsteil 28 kann hierbei auch gleichzeitig das elektrische
Überwachungsteil 29 ausbilden. Die elektrische Überwachung kann auch mittels eines
Schalters ausgeführt werden, allerdings lässt sich mittels dem mechanischen Zerstören
eine sehr hohe Funktionssicherheit bei gleichzeitig geringen Kosten realisieren.
[0032] Der Pressbalken 5 soll sich lotrecht auf das Schnittgut absenken und dieses in gewünschter
Weise fixieren, damit anschließend ein sauberer Schnitt erfolgen kann. Hierzu wirkt
auf den Pressbalken 5 eine nach unten gerichtete Kraft, die über den Pressantrieb
7 bereitgestellt wird. Dies kann, wie im vorliegenden Fall, durch einen Motor erfolgen,
der über eine mechanische und/oder hydraulische Einheit eine Gleichlaufwelle
30 um ihre Längsachse um maximal 180° schwenkt. An den Enden der Gleichlaufwelle 30
sind Ausleger
31 angebracht, die an ihrem äußeren Ende gelenkig mit Verbindungshebeln
32 verbunden sind, welche wiederum gelenkig am Pressbalken 5 gelagert sind. Dreht sich
nun die Gleichlaufwelle 30, schwenken die Ausleger 31 in gleicher Weise um die Längsachse
der Gleichlaufwelle 30. Zu Beginn des Pressvorgangs befinden sich die Ausleger 31
und damit der Pressbalken 5 in einer oberen Stellung. Während des Pressvorgangs dreht
sich die Gleichlaufwelle 30 in der Art, dass sich die Ausleger 31 und mit ihnen der
über die Verbindungshebel 32 angebundene Pressbalken 5 in eine untere Stellung bewegen.
Die unterste Stellung ist erreicht, wenn der Pressbalken 5 auf dem Schnittgut bzw.
wenn kein solches eingelegt ist, auf der Schneidauflage 2 aufsitzt. Wird nun weiterhin
ein Drehmoment an die Gleichlaufwelle 30 angelegt, wird dieses in die gewünschte Presskraft
umgesetzt, die auf das Schnittgut wirkt. Neben der Beaufschlagung des Pressbalkens
5 mit der notwendigen, nach unten gerichteten Kraft, muss dieser parallel zum Messerbalken
3 lotrecht nach unten bewegt werden. Hierbei ist es sehr wichtig, dass dies mit einem
sehr geringen Abstand X des Pressbalkens 5 zum Messer 4 erfolgt. Die Notwendigkeit
dafür ergibt sich aufgrund der bereits erwähnten Problematik, dass bei zu großem Abstand
eine potentielle Verletzungsgefahr an der freistehenden Messerklinge für den Bediener
besteht. Die Klinge muss deshalb außerhalb des eigentlichen Schneidevorgangs, der
ja sicherheitstechnisch überwacht wird, durch den direkt dahinterliegen Pressbalken
5 abdeckt sein. Die schützende Wirkung entfaltet sich aber nur dann optimal, wenn
der Spalt X zwischen dem Pressbalken 5 und dem Messer 4 sehr gering ist und der Pressbalken
5 auch etwas über die Messerkante nach unten übersteht. Die exakte, lotrechte Führung
ist für die korrekte Pressung des Schnittguts notwendig, das während des Pressvorgangs
keinen Querkräften ausgesetzt werden darf, da dies zum Verrutschen des Schnittgutstapels
und damit zu einem ungewollten Schnittergebnis führen könnte.
[0033] Da sowohl die Lagerung des Messerbalkens 3 als auch des Pressbalkens 5 über die gleichen
Führungsplatten 9 erfolgt, ergeben sich keine zusätzlichen zu berücksichtigenden Toleranzen
weiterer Bauteile, die die passgenaue Führung des Messerbalkens 3 und Pressbalkens
5 sowie deren Abstand zueinander negativ beeinflussen könnten.
1. Schneidemaschine (1) mit einer Schneideauflage (2) für zu schneidendes Schnittgut,
mit einem höhenverfahrbaren, horizontalen Messerbalken (3), der ein Messer (4) zum
Schneiden von aufliegendem Schnittgut trägt, und mit einem höhenverfahrbaren, horizontalen
Pressbalken (5) zum Niederdrücken des zu schneidenden Schnittguts,
gekennzeichnet durch zwei in der gleichen Vertikalebene parallelbeabstandet nebeneinander angeordnete
Führungsplatten (9), die jeweils ein geneigtes, lineares Langloch (10), in dem der
Messerbalken (3) geführt ist, und an ihren einander zugewandten Stirnseiten jeweils
eine vertikale Führung (11), an der der Pressbalken (5) geführt ist, aufweisen.
2. Schneidemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messerbalken (3) in den Langlöchern (10) der beiden Führungsplatten (9) jeweils
mittels einer Führungseinheit (13) geführt ist, die eine in dem Langloch (10) abrollbar
oder gleitend geführte Achse (14) aufweist.
3. Schneidemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (14) mindestens eine Rolle, insbesondere ein Wälzlager (15), die in dem
Langloch (10) abrollt, oder mindestens ein Gleitflächenelement, das in dem Langloch
(10) gleitet, aufweist.
4. Schneidemaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinheit (13) zu beiden Plattenseiten (9a, 9b) der Führungsplatte (9)
jeweils einen Achsträger (17a, 17b) aufweist, an dem die Achse (14) befestigt ist.
5. Schneidemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsträger (17a, 17b) ober- und unterhalb des Langlochs (10) Roll- oder Gleitelemente
(20) aufweist, welche außen an der jeweiligen Plattenseite (9a, 9b) parallel zum Langloch
(10) abrollen bzw. gleiten.
6. Schneidemaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollelemente als Rollen (20), insbesondere Radialrillenkugellager, die außen
an der Plattenseite (9a, 9b) der Führungsplatte (9) abrollen, oder die Gleitelemente
als Gleitflächenelemente, die außen an der Plattenseite (9a, 9b) der Führungsplatte
(9) gleiten, ausgebildet sind.
7. Schneidemaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollenachsen der Rollen (20) derjenigen zwei Achsträger (17a), an denen der Messerbalken
(3) befestigt ist, in einer Richtung rechtwinklig zur Vertikalebene der beiden Führungsplatten
(9) verschiebbar gelagert sind, um die Neigung des Messers (4) und das Spaltmaß (X)
zwischen Messer (4) und Pressbalken (5) einzustellen.
8. Schneidemaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiebbare Lagerung der Rollenachsen jeweils durch eine verdrehbare Exzenterhülse
(24) gebildet ist, auf der die Rolle (20) drehbar gelagert ist.
9. Schneidemaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Plattenseiten (9a, 9b) der Führungsplatte (9) ober- und unterhalb des
Langlochs (10) jeweils parallel zum Langloch (10) verlaufende Rollbahnen (21) für
die Roll- oder Gleitelemente (20) aufweisen.
10. Schneidemaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden Achsenden der Achse (14) mittels eines Federpakets (19),
welches einenends am Achsträger (17b) und anderenends am Achsende abgestützt ist,
an dem Achsträger (17b) befestigt ist.
11. Schneidemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Führungsplatten (9) ober- oder unterhalb des Langlochs (10) einen Durchbruch
(12) aufweisen und die Führungseinheiten (13) jeweils ein Verbindungselement (16),
insbesondere in Form einer Achse, aufweisen, das den Durchbruch (12) durchgreift und
die beiden Achsträger (17a, 17b) der Führungseinheit (13) miteinander verbindet.
12. Schneidemaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (12) durch ein parallel zum Langloch (10) verlaufendes, zweites Langloch
(12) gebildet ist.
13. Schneidemaschine nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden Enden des Verbindungselements (16) mittels eines Federpakets
(19), welches einenends am Achsträger (17b) und anderenends am Ende des Verbindungselements
(16) abgestützt ist, am Achsträger (17b) befestigt ist.
14. Schneidemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikalen Führungen (11) des Pressbalkens (5) jeweils als eine Führungsnut ausgebildet
sind, in der der Pressbalken (5) geführt ist.
15. Schneidemaschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, insbesondere nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneideantrieb (6) eine Überlastsicherung (27) in Form eines trennbaren Antriebspleuels
(26) aufweist, dessen Trennung elektrisch überwacht wird.
Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.
1. Schneidemaschine (1) mit einer Schneideauflage (2) für zu schneidendes Schnittgut,
mit einem höhenverfahrbaren, horizontalen Messerbalken (3), der ein Messer (4) zum
Schneiden von aufliegendem Schnittgut trägt, mit einem höhenverfahrbaren, horizontalen
Pressbalken (5) zum Niederdrücken des zu schneidenden Schnittguts und mit zwei in
der gleichen Vertikalebene parallelbeabstandet nebeneinander angeordneten Führungsplatten
(9), die jeweils ein geneigtes, lineares Langloch (10), in dem der Messerbalken (3)
geführt ist, und an ihren einander zugewandten Stirnseiten jeweils eine vertikale
Führung (11), an der der Pressbalken (5) geführt ist, aufweisen, wobei der Messerbalken
(3) in den Langlöchern (10) der beiden Führungsplatten (9) jeweils mittels einer Führungseinheit
(13) geführt ist, die eine in dem Langloch (10) abrollbar oder gleitend geführte Achse
(14) aufweist, und wobei die Führungseinheit (13) zu beiden Plattenseiten (9a, 9b)
der Führungsplatte (9) jeweils einen Achsträger (17a, 17b) aufweist, an dem die Achse
(14) befestigt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Achsträger (17a, 17b) ober- und unterhalb des Langlochs (10) Roll- oder Gleitelemente
(20) aufweist, welche außen an der jeweiligen Plattenseite (9a, 9b) parallel zum Langloch
(10) abrollen bzw. gleiten,
dass die Rollelemente als Rollen (20), insbesondere Radialrillenkugellager, die außen
an der Plattenseite (9a, 9b) der Führungsplatte (9) abrollen, oder die Gleitelemente
als Gleitflächenelemente, die außen an der Plattenseite (9a, 9b) der Führungsplatte
(9) gleiten, ausgebildet sind, und
dass die Rollenachsen der Rollen (20) derjenigen zwei Achsträger (17a), an denen der Messerbalken
(3) befestigt ist, in einer Richtung rechtwinklig zur Vertikalebene der beiden Führungsplatten
(9) verschiebbar gelagert sind, um die Neigung des Messers (4) und das Spaltmaß (X)
zwischen Messer (4) und Pressbalken (5) einzustellen.
2. Schneidemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (14) mindestens eine Rolle, insbesondere ein Wälzlager (15), die in dem
Langloch (10) abrollt, oder mindestens ein Gleitflächenelement, das in dem Langloch
(10) gleitet, aufweist.
3. Schneidemaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiebbare Lagerung der Rollenachsen jeweils durch eine verdrehbare Exzenterhülse
(24) gebildet ist, auf der die Rolle (20) drehbar gelagert ist.
4. Schneidemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Plattenseiten (9a, 9b) der Führungsplatte (9) ober- und unterhalb des
Langlochs (10) jeweils parallel zum Langloch (10) verlaufende Rollbahnen (21) für
die Roll- oder Gleitelemente (20) aufweisen.
5. Schneidemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden Achsenden der Achse (14) mittels eines Federpakets (19),
welches einenends am Achsträger (17b) und anderenends am Achsende abgestützt ist,
an dem Achsträger (17b) befestigt ist.
6. Schneidemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Führungsplatten (9) ober- oder unterhalb des Langlochs (10) einen Durchbruch
(12) aufweisen und die Führungseinheiten (13) jeweils ein Verbindungselement (16),
insbesondere in Form einer Achse, aufweisen, das den Durchbruch (12) durchgreift und
die beiden Achsträger (17a, 17b) der Führungseinheit (13) miteinander verbindet.
7. Schneidemaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (12) durch ein parallel zum Langloch (10) verlaufendes, zweites Langloch
(12) gebildet ist.
8. Schneidemaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden Enden des Verbindungselements (16) mittels eines Federpakets
(19), welches einenends am Achsträger (17b) und anderenends am Ende des Verbindungselements
(16) abgestützt ist, am Achsträger (17b) befestigt ist.
9. Schneidemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikalen Führungen (11) des Pressbalkens (5) jeweils als eine Führungsnut ausgebildet
sind, in der der Pressbalken (5) geführt ist.