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Die
Erfindung betrifft eine Scherenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Zum
Schneiden von Endlosware, beispielsweise Folien, Papierbahnen, Stoffbahnen
und dergleichen, werden stationäre
große
Scheren verwendet. Diese Scheren nach dem Stand der Technik umfassen
ein feststehendes Untermesser und ein gegenüber dem Untermesser vertikal
auf und ab bewegbares Obermesser. Das Obermesser wird kraftangetrieben,
beispielsweise über
einen Kurbeltrieb. Zum Führen
des Obersmessers bzw. des Messerbalkens, an dem das Messer befestigt
ist, werden zwei endseits des Balkens angeordnete Schiebeführungen
verwendet, deren Längsachse
auf der zu schneidenden Bahnware etwa senkrecht steht.
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Beim
Schneiden der Bahnware entsteht feiner Staub, der zwangsläufig ach
in die Schiebeführungen
gelangt, die außerordentlich
schwer gegen den Staub abzudichten sind.
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Aus
der
DE 845 004 C ist
eine Tafelschere bekannt, die ein Obermesser und ein gegenüber dem Obermesser
bewegliches Untermesser aufweist. Das Untermesser ist an jedem Ende über einen
Kniehebel mit dem Scherengestell verbunden. Eine Koppelstrebe verbindet
die beiden Kniehebel auf der Höhe
des betreffenden Kniegelenks miteinander. An einem der Kniegelenke
greift eine Zug- und Druckstrebe an, die mit einem Kurbelantrieb
verbunden ist. Aufgrund dieser Anordnung befinden sich die beiden Kniehebel
jeweils in unterschiedlichen Knickstellungen und sollen einen ziehenden
Schnitt erzeugen.
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Die
oberen Hebel der beiden Kniehebel bilden zusammen mit der Koppelstrebe
und dem Untermesser ein Viergelenk, dessen Gestalt nicht definiert ist.
Die Druckschrift macht keine Angaben darüber durch welche Maßnahmen
die Gestalt des Viergelenks festgelegt wird.
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Die
GB 2 005 177 A zeigt
eine Schneideresse mit zwei gegeneinander beweglichen Messerbalken.
Einer der Messerbalken ist wiederum über Kniehebel mit dem Scherengestell
verbunden. Die beiden Kniehebel sind auf der Höhe ihrer Kniegelenke durch eine
Koppelstrebe verbunden, deren Länge
dem Abstand der Kniehebel in jeder Betriebsstellung um den gleichen
Winkel eingeknickt sind.
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An
der Koppelstrebe greift ein beidseitig wirkender Fluidzylinder an,
mit dem die Kniehebel synchron gebeugt oder gestreckt werden sollen.
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Die
Druckschrift macht keine Angaben darüber, wie die Querkräfte aufgenommen
werden, die vom Antrieb an der Koppelstrebe ausgehen.
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Aus
der
DE 10 2004
019 144 B3 ist ein Pflegebett mit einem Sockel bekannt,
der Kniehebel verwendet, die auf Höhe der Kniegelenke durch eine Koppelstrebe
miteinander verbunden sind. Eine weitere Koppelstrebe verbindet
den oberen Hebel eines Kniehebels mit dem unteren Hebel eines anderen Kniehebel,
um so innerhalb der Hebelanordnung gleichzeitig auch die Horizontalkräfte aufzunehmen.
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Ausgehend
hiervon ist es Aufgabe der Erfindung eine Scherenanordnung zu schaffen,
die ohne Schiebeführungen
auskommt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit der
Scherenanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die
neue Scherenanordnung weist ein Gestell auf, in dem ein Messerbalken
ortsfest angebracht ist, der eine entsprechende Schneide trägt. Es gibt
einen zweiten beweglichen Messerbalken, der ebenfalls eine Schneide
trägt,
die mit der Schneide des ortsfesten Messerbalkens scherenartig zusammenwirkt.
Zum Führen
des Messerbalkens ist eine Leit- oder Führungseinrichtung vorgesehen,
die den beweglichen Messerbalken mit dem Gestell verbindet.
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Zu
der Führungseinrichtung
gehören
eine erste und eine zweite Kniehebelanordnung, die längs des
Messerbalkens voneinander beabstandet sind. Jede Kniehebelanordnung
weist einen ersten und einen zweiten Hebel auf, die über ein
Kniehebelscharnier miteinander verbunden sind. Der jeweils erste Hebel
jeder Kniehebelanordnung ist mit dem Messerbalken und der zweite
Hebel an dem Gestell über
ein Scharnier angelenkt. Eine erste Koppelstrebe verbindet die beiden
Kniehebelanordnungen auf der Höhe des
Kniegelenks miteinander. Eine zweite Koppelstrebe verbindet den
ersten Hebel der ersten Kniehebelanordnung mit dem zweiten Hebel
der zweiten Kniehebelanordnung. Die Scharnierachsen sämtlicher
Scharnierverbindungen sind zueinander achsparallel.
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Außerdem ist
eine Antriebseinrichtung zu Bewegen des Messerbalkens vorgesehen.
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Bei
der neuen Anordnung wird die nach dem Stand der Technik übliche Parallelführung in
Gestalt der Schiebeführungen
durch die Hebel- und Koppelstrebenanordnung ersetzt. Die über Koppelstreben miteinander
verbundenen Kniehebelanordnungen wirken in dem entsprechenden Bereich
des möglichen
Hubs angenähert
wie eine Parallelführung.
Dadurch werden kompliziert abzudichtende und letztlich doch nicht
abdichtbare Schiebeführungen
vermieden. Es kommen lediglich Drehverbindungen zum Einsatz, die,
wie der Fachmann weiß,
leicht gut abzudichten sind.
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Die
Steifigkeit in Richtung quer zum Messerbalken, d.h. parallel zur
vorbeilaufenden Ware, lässt sich
verbessern, wenn entweder die Hebel der Kniehebelanordnungen verhältnismäßig breit
sind, oder in Richtung der laufenden Ware parallel nebeneinander
weitere Kniehebelanordnungen vorhanden sind. D.h. es gibt parallel
zur ersten Kniehebelanordnung eine weitere, die stromab- oder stromaufwärts der Ware
liegt, ebenso wie es parallel zur zweiten Kniehebelanordnung eine
weitere parallele Kniehebelanordnung gibt, die auf derselben Seite
liegt.
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Günstige Antriebseigenschaften
werden erhalten, wenn die Antriebseinrichtung direkt am Messerbalken
angreift.
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Die
Antriebsanordnung kann einen Linearantrieb aufweisen. Der Linearantrieb
kann von einem Hydraulik- oder einem Pneumatikzylinder gebildet sein.
Es ist auch möglich
den Linearantrieb als elektrisch angetriebenen Schraubspindelantrieb
auszuführen.
Welche der Antriebsarten jeweils das Optimum darstellt, richtet
sich nach dem jeweiligen Arbeitseinsatz, d.h. nach der Arbeitstaktgeschwindigkeit
und nach der auftretenden Schneidkraft. Ferner kann auch eine motorisch
angetriebener Kurbeltrieb Einsatz finden
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Wenn
die Wirkachse des Linearantriebs schräg zu der Längsachse des Messerbalkens
ausgerichtet ist, kann eine Getriebeübersetzung erreicht werden.
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Im
Falle der Verwendung eines Linearantriebes kann es aus Stabilitätsgründen zweckmäßig sein,
wenn die zweite Koppelstrebe gegensinnig gekreuzt zu der Wirkachse
des Linearantriebs ausgerichtet ist. Dadurch werden eindeutige Verhältnisse
in den Streben erzeugt in dem Sinne, dass die Streben entweder nur
auf Zug oder nur auf Druck belastet werden, was den Vorteil hat,
lediglich auf Zug belastete Streben entsprechend schwächer und
nicht knicksteif zu dimensionieren.
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Eine
andere Möglichkeit
des Antriebs besteht in der Verwendung eines Kurbeltriebs, der ebenfalls
am Messerbalken angreifen kann. Ein Angriff auf der Höhe der Kniegelenke
der Kniehebelanordnungen ist ebenfalls denkbar, insbesondere dann, wenn
die Kniehebel in der Nähe
des gestreckten Zustands betrieben werden. Wenn jedoch der Hub groß sein soll,
ist es vorteilhaft mit der Antriebseinrichtung den Messerbalken
unmittelbar anzutreiben.
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Bei
der Verwendung von insgesamt vier Kniehebelanordnungen, die paarweise
zueinander koaxial angeordnet sind, ist es von Vorteil, wenn die Antriebseinrichtung
zwischen den Kniehebelgruppen vorgesehen ist.
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Durch
die Wahl der Anlenkungspunkte der zweiten Koppelstrebe lässt sich
das Verhalten des Messerbalkens bei der Auf- und Abbewegung steuern.
Es ist möglich,
eine geringe Bewegung in Richtung parallel zur Messerschneide oder
eine starke Bewegung zu erzeugen. Die starke Bewegung kann dazu
ausgenutzt werden, einen ziehenden Schnitt hervorzurufen, was bei
bestimmten Anwendungen von Vorteil ist.
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Im Übrigen sind
Weiterbildungen der Erfindung Gegenstand von Unteransprüchen.
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Die
nachfolgende Figurenbeschreibung erläutert Aspekte zum Verständnis der
Erfindung. Weitere nicht beschriebene Details kann der Fachmann in
der gewohnten Weise der Zeichnung entnehmen, die insoweit die Figurenbeschreibung
ergänzt.
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Die
nachfolgende Zeichnung ist nicht unbedingt maßstäblich. Zur Veranschaulichung
der wesentlichen Details kann es sein, dass bestimmte Bereiche übertrieben
groß dargestellt
sind. Darüber
hinaus ist die Zeichnung vereinfacht und enthält nicht jedes bei der praktischen
Ausführung
gegebenenfalls vorhandene Detail. Die Begriffe oben und unten beziehen sich
auf die normale Einbaulage.
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In
der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des
Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur der Zeichnung
zeigt eine erfindungsgemäße Scherenanordnung
in einem Blick parallel zur Laufrichtung der zu schneidenden Ware.
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Die
Figur zeigt eine Scherenanordnung 1 zum Schneiden von als
Endlosware zugeführten bahnartigen
Material, wie Folien, Textilbahnen, Blechbahnen und ähnlichem.
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Zu
der Scherenanordnung 1 gehört ein Gestell 2,
bei dem über
seitliche Ständer 3, 4 ein
Oberjoch 5 aufgeständert
ist. Innerhalb des Gestells 2 steht auf Gestellbeinen 6, 7 ein
unterer Messerbalken 8 an dem ein Untermesser 9 über Schrauben 11 befestigt
ist. Das Untermesser 9 bildet eine nach oben zeigende horizontal
ausgerichtete Schneide 12.
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Ein
Obermesser 13 mit einer schräg verlaufenden Schneide 14 ist
mit Hilfe einer als Parallelführung
dienenden Hebel- und
Strebenanordnung 15 in dem Gestell 2 auf und ab
bewegbar gelagert.
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Die
Hebel- und Strebenanordnung 15 umfasst eine erste Kniehebelanordnung 16 sowie
eine zweite Kniehebelanordnung 17. Zu der ersten Kniehebelanordnung 16 gehören ein
oberer (erster) Hebel 18 sowie ein unterer (zweiter) Hebel 19.
Der obere Hebel 18 ist über
ein Scharniergelenk 21 an einer Leiste 22 anscharniert,
die von dem Oberjoch 5 nach unten ragt. Die beiden Hebel 18 und 19 sind
an einem Kniehebelscharnier 23 gelenkig miteinander verbunden.
Der untere Hebel 19 ist über ein Scharnier 24 mit
einem oberen Messerbalken 25 verbunden, an dem das Obermesser 13 mittels
Schrauben 26 befestigt ist.
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Die
erste Kniehebelanordnung 16 befindet sich am linken Ende
des Messerbalkens 25.
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Die
zweite Kniehebelanordnung 17 ist am rechten Ende des Messerbalkens 25 angeordnet
und setzt sich ebenfalls aus einem oberen (erster) Hebel 27 und
einem unteren (zweiter) Hebel 28 zusammen. Der obere Hebel 27 ist über ein
Scharnier 29 an der Leiste 22 des Oberjochs 5 anscharniert.
Ein Kniehebelscharnier 30 verbindet die beiden Hebel 27 und 28 miteinander,
während
ein Scharnier 31 des unteren Hebels 28 mit dem
oberen Messerbalken 25 verbindet.
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Die
Achsen der Scharniere 21, 23, 24, 29, 30 und 31 sind
zueinander parallel. Sie liegen rechtwinklig zu den Schneiden 12 und 14.
Bezogen auf die Zeichnung bedeutet dies, dass diese Achsen auf der Zeichenebene
senkrecht stehen.
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Auf
der Höhe
der beiden Kniehebelscharniere 23 und 30 ist die
erste Kniehebelanordnung 16 mit der zweiten Kniehebelanordnung 17 über eine
horizontale Koppelstrebe 32 verbunden. Die Koppelstrebe 32 sitzt
auf den Scharnierbolzen, die als Kniehebelscharniere 23, 30 die
beiden Kniehebelarme 18, 19 bzw. 27, 28 miteinander
verbindet. Die Kniehebelanordnungen 16 und 17 knicken
zu derselben Seite.
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Es
ist ferner eine schräg
verlaufende Koppelstrebe 33 vorgesehen. Die schräg verlaufende
Koppelstrebe 33 ist an dem unteren Hebel 19 der
ersten oder linken Kniehebelanordnung 16 in einem kurzen Abstand
von dem Scharnier 24 bei 34 anscharniert. Das
andere Ende der schrägen
Koppelstrebe 33 ist über
ein Scharniergelenk 35 an dem oberen Kniehebelarm 27 der
zweiten oder rechten Kniehebelanordnung 17 anscharniert.
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Ferner
ist eine Antriebseinrichtung 36, beispielsweise in Gestalt
eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders vorhanden, Die Antriebseinrichtung 36 liegt
zwischen den beiden Kniehebelanordnungen 16 und 17 und
bildet einen Linearantrieb, der bei 37 scharnierartig mit
dem Oberjoch 5 und bei 38 scharnierartig mit dem
oberen Messerbalken 25 verbunden ist. Die Wirk- oder Längsachse
des Linearantriebs 36 liegt, wie gezeigt, gegensinnig gekreuzt
zu der Längsachse
der schrägen
Koppelstrebe 33 sowie schräg zu dem Messerbalken 25.
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Bezüglich der
Schichtung der einzelnen Streben und Hebel senkrecht zur Zeichenebene
ergibt sich folgendes Bild: In der obersten Schicht oder Ebene liegt
die schräge
Koppelstrebe 33. Darunter liegen in einer weiteren Ebene
der Hebel 27 sowie der Hebel 19. Die Schicht darunter
enthält
die horizontale Koppelstrebe 32, während die vom Betrachter am
weitesten entfernt befindliche Ebene die Hebel 18 und 28 enthält. Dadurch
ist die mehrfach sich schneidende Hebelanordnung möglich, ohne
dass die Teile miteinander kollidieren.
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Die
Achsen der Scharniere 37 und 38 liegen, wie die
Figur erkennen lässt,
zwischen den Scharnieren 24 und 31 bzw. 21 und 29.
Weiter ist zu erkennen, dass die Achsen der Scharniergelenke 21 und 24 auf einer
Vertikalen angeordnet sind, ebenso wie dies für die Scharniergelenke 29 und 31 gilt.
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Ferner
gilt, dass die Hebel 18, 19, 27 und 28 dieselbe
effektive Länge
haben. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel beträgt deren
effektive Länge
etwa 280 mm. Der Abstand der Scharniere 24 und 31 bzw.
der Scharniere 21 und 29 liegt bei ca. 760 mm.
Das Scharnier 34 hat von dem Scharnier 24 ei nen
Abstand von ca. 70 mm, während
der Abstand des Scharniergelenks 35 von dem Kniegelenk 30 bei ca.
180 mm liegt.
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Wenn
bei der gezeigten Anordnung der Linearantrieb 36 in Bewegung
gesetzt wird, beispielsweise im Sinne einer Verlängerung, bewegt sich der obere
Messerbalken 25 mit dem daran befestigten Messer 13 vertikal
nach unten. Die Hebel- und Strebenanordnung 15 wirkt dabei
als Parallelführung
und verhindert, dass trotz des unsymmetrischen Kraftangriffs durch
die Antriebseinrichtung 36 und die entstehende Schnittkraft
der obere Messerbalken 25 aus der Horizontalen verkippt.
Durch die über
die Streben 32 und 33 gekoppelten Kniehebelanordnungen 16 und 17 wird
eine vertikale Bewegung am linken Ende des Messerbalkens 25 vorzeichenrichtig
und betragmäßig gleich
auf die rechte Seite des Messerbalkens 25 übertragen
und umgekehrt.
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In
einem sehr weiten Hubbereich arbeitet die Hebel- und Strebenanordnung 15 deswegen
nahezu als ideale Parallelführung,
bei der sich der Messerbalken 25 ohne Horizontalbewegung
praktisch nur auf und ab bewegt. Durch entsprechende Dimensionierung
der Lage des Scharniers 34 längs dem Hebel 19 bzw.
des Scharniers 35 längs
dem Hebel 27 kann eine mehr oder weniger starke Horizontalbewegung erzeugt
werden, was bei Schließen
der Scherenanordnung 1 zu einem ziehenden Schnitt genutzt
werden kann, unabhängig
von dem schrägen
Verlauf der Schneide 14.
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Durch
die neuartige Anordnung wird die Parallelführung des Obermessers 13 gegenüber dem Untermesser 9 ohne
die Verwendung von schwer abzudichtenden Schiebe- oder Gleitführungen
erreicht. Sämtliche,
Gelenke können
als Scharniergelenke ausgeführt
werden, die leicht abzudichten sind.
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Es
ist ferner unschwer zu erkennen, dass als Antriebseinrichtung 36 nicht
nur Hydraulik- oder Pneumatikzylinder in Frage kommen. Es können auch
Schraubspindelantriebe mit Elektromotoren verwendet werden. Die
Wirkachse liegt dann parallel zu dem Hubzylinder 36, wie
er in der Zeichnung veranschaulicht ist.
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Wenn
es darum geht, die Stabilität
und die Anpresskraft der Schneiden 12 und 14 gegeneinander
zu verbessern, können
zusätzlich
zu den in der Figur erkennbaren Gruppe aus den beiden Kniehebelanordnungen 16 und 17 mit
den zugehörigen
Streben 32 und 33 eine zweite Gruppe aus erster
Kniehebelanordnung und zweiter Kniehebelanordnung verwendet werden,
die, bezogen auf die Darstellung in der Figur auf der von dem Betrachter
abgekehrten Seite der beiden sichtbaren Kniehebelanordnungen 16 und 17 deckungsgleich
angeordnet sind, so dass sie aus Darstellungsgründen nicht erkennbar sind. Auch
diese weitere Gruppe aus erster und zweiter Kniehebelanordnung ist
in derselben Weise mit einer ersten und einer zweiten Koppelstrebe,
die deckungsgleich mit der gezeigten Koppelstrebe 32 und 33 verlaufen,
untereinander verbunden. Es entsteht dadurch eine Anordnung, die
auch senkrecht zur Zeichenebene sehr steif ist und gestattet große Anpresskräfte der
Schneiden zu erzeugen.
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Die
Hebel der beiden ersten Hebelanordnungen 16 der beiden
Gruppen können über Torsionsachsen
drehfest miteinander verbunden werden um Verdrehungen der deckungsgleichen
Hebel gegeneinander zu verhindern. Sinngemäß das gleiche gilt für die Hebel
der zweiten Hebelanordnungen 17.
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Bei
der gezeigten Anordnung wird davon ausgegangen, dass die beiden
Schneiden 12 und 14 in einer Stellung voneinander
getrennt sind. Es ist jedoch ohne weiteres zu erkennen, dass die Öffnung der
Schere begrenzt werden kann, damit an einer Kante die beiden Schneiden 12 und 13 ständig aufeinander
liegen, um die notwendige Schneidenvorspannung zu erzeugen und ein
stumpfes aufeinander treffen der Schneidenwkanten der Schneiden 12 und 14 zu
verhindern.
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Die
Details der Schneidenmesser 9 und 13 brauchen
hier im Einzelnen nicht gezeigt zu werden, sie sind dem Fachmann
geläufig.
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Eine
Scherenanordnung verwendet als Parallelführung für das bewegliche Messer Gruppen
von Hebeln, die durch Koppelstreben miteinander verbunden sind.