DE102007057409B4

DE102007057409B4 - Schneidevorrichtung

Info

Publication number: DE102007057409B4
Application number: DE102007057409A
Authority: DE
Inventors: Klaus Krämer; Lutz Deckert; Oliver Kress
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2007-11-27
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2027-11-28
Also published as: DE102007057409A1; EP2225161A1; EP2225161B1; WO2009068205A1; US20100300581A1

Abstract

Schneidvorrichtung, beispielsweise Schneidvorrichtung einer Etikettiervorrichtung, mit wenigstens einem um eine Maschinenachse (3) umlaufend angetriebenen Maschinenelement (4) und mit wenigstens einem eine erste Schneide (6) bildenden und am Maschinenelement (4) vorgesehenen ersten Messerelement (5), welches bei umlaufendem Maschinenelement (4) mit einer zweiten Schneide (8) zumindest eines zweiten Messerelementes (7) unter Ausbildung eines Schneidspaltes (10) zusammenwirkt, wobei das erste Messerelement (5) oder das zweite Messerelement (7) zumindest im Bereich seiner Schneide (6, 8) eine Härte aufweist, die größer ist als die Härte des zweiten Messerelementes (7) oder des ersten Messerelementes (5), und dass die Schneide am Messerelement geringerer Härte durch Materialabtrag mit der Schneide des härter ausgebildeten Messerelementes erzeugt ist, und dass das Messerelement mit der geringeren Härte aufgrund seiner geringeren Härte durch die wenigstens eine Schneide größerer Härte materialabtragend oder spanend bearbeitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Messerelement (5) im Bereich seiner Schneide (6) eine Härte aufweist, die größer ist...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schneidvorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Das Etikettieren von Packmitteln, insbesondere von Flaschen oder anderen Behältern, erfolgt vielfach unter Verwendung eines bahn- oder bandförmigen Etikettenmaterials, welches in einer Etikettiervorrichtung (Etikettieraggregat) von einer Rolle abgezogen wird, wobei von dem Etikettenmaterial u. a. die einzelnen, auf die zu etikettierenden Packmittel aufzubringenden Etiketten durch Schneiden abgetrennt werden. Dieses Zerschneiden erfolgt üblicherweise in einer Schneidstation oder Schneidvorrichtung, die dann beispielsweise Bestandteil des Etikettieraggregates ist und im Wesentlichen aus wenigstens einem an einen umlaufenden Maschinenelement vorgesehenen, wenigstens eine Schneide bildenden ersten Messer oder Messerelement besteht, welches für den Schneidvorgang mit der Schneide eines Gegenmessers oder zweiten Messerelementes zusammenwirkt. Das zweite Messerelement ist dabei z. B. mit dem Maschinenelement nicht umlaufend derart vorgesehen, dass zwischen den Messerelementen zum Schneiden ein Schneidspalt gebildet ist, durch den das Etikettiermaterial hindurchgeführt ist und in dem das Abtrennen der Etiketten vom Etikettenmaterial erfolgt. Während des Schneidprozesses sind die beiden, den Schneidspalt bildenden Schneiden derart angeordnet, dass sie einander unmittelbar gegenüber liegend sich gerade noch nicht berühren, so dass im Idealfall die Breite des Schneidspaltes praktisch Null ist.
Auf jeden Fall ist es erforderlich, dass der Schneidspalt wesentlich kleiner ist als die Dicke des bahnförmigen Etikettenmaterials ist, und zwar über die gesamte Länge des Schneidspaltes. Die Länge des Schneidspaltes ist wenigstens gleich, vorzugsweise aber größer als die Breite des bahnförmigen Etikettenmaterials. Jede Berührung der Schneiden beim Einstellvorgang oder beim Schneidvorgang führt zu einem erhöhten Verschleiß oder zu einer Zerstörung der Messerelemente. Speziell bei einem sehr dünnen Etikettenmaterial, beispielsweise bei Materialdicken von nur 4/100 mm oder weniger, wie sie u. a. auch bei Etikettenmaterialien für Folienetiketten üblich sind, ist mit der bisher bekannten Technik die Einstellung des Schneidspaltes äußerst schwierig und zeitaufwendig, und in der Regel ausschließlich durch hoch qualifiziertes Fachpersonal zuverlässig durchzuführen.
Eine Vorrichtung welche diese Nachteile vermeidet, wurde durch die DE 26 28 728 A1 vorgestellt. Diese Schrift zeigt eine Schneidevorrichtung, bestehend aus rotierenden mit festen Gegenmessern zusammenwirkenden Flügelmessern zur Herstellung von Formschnitten in die Ränder von bewegten Werkstoffbahnen, insbesondere in die Ränder von Papierbahnen zur Herstellung von Briefhüllen- bzw. Rohlingen, wobei die jeweils zusammenwirkenden Messer aus Materialien derart unterschiedlicher Härte bestehen, dass das weichere Messer am härteren Messer ohne eine Beschädigung des härteren Messers an diesem zerspanbar ist und wobei zumindest jeweils eines der Messer der zusammenwirkenden Messerpaare derart gelagert ist, dass es bei laufender Schneideinrichtung an sein Gegenmesser anstellbar ist.
Für das weichere Messer schlägt die DE 26 28 728 A1 die Verwendung einer Aluminiumlegierung, bzw. einer Aluminium-Knetlegierung vor. Für das härtere Messer wird die Verwendung von gehärtetem Stahl vorgeschlagen. Durch diese Maßnahmen wird eine Standzeit von mindestens 200000 Schnitten zwischen zwei Nachstellvorgängen erzielt.
Weitere Vorschläge zu geeigneten Werkstoffen bei selbstnachschärfenden Schneidvorrichtungen unterbreitet die DE 26 41 370 C2 . Diese Schrift schlägt für das weichere Messer die Verwendung von Kupfer, Messing oder Bronze vor.
Die Verwendung von Wolframkarbit, also einen Keramikwerkstoff, für das härtere Messer schlägt die DE 26 39 218 C2 vor.
Obwohl durch die bekannten Vorschläge bereits eine Verbesserung der Standzeit, bzw. der Anzahl der Schnitte zwischen zwei Nachstellvorgängen erzielt werden konnte, verspricht eine weitere Erhöhung der Anzahl der Schnitte erhebliche Kosteneinsparungen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schneidvorrichtung aufzuzeigen, die unter Beibehaltung der so vorteilhaften Selbstnachschärfung einer solchen Vorrichtung, die Verschleißfestigkeit und damit die Standzeit der verwendeten Messer und somit wiederum die Anzahl der ausführbaren Schnitte zwischen zwei Nachstellvorgängen erheblich zu steigern. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Schneidvorrichtung entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, die beiden, den Schneidspalt bildenden Schneiden nicht aus demselben Material herzustellen, sondern eine solche Materialpaarung zu wählen, dass beide Schneiden unterschiedliche Härtegrade und/oder Verschleißfestigkeiten aufweisen. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn eine der beiden, den jeweiligen Schneidspalt bildenden Schneiden erst durch die andere Schneide durch Materialabtrag passend erzeugt bzw. nachgeschärft wird, so dass bei einem Einrichten der Schneidvorrichtung, d. h. bei einer ersten Inbetriebnahme oder bei einer Wiederinbetriebnahme der Schneidvorrichtung nach dem Auswechseln von Funktionselementen, z. B. der Messerelemente, lediglich ein grobes Zustellen der Messerelemente relativ zueinander, aber kein zeitaufwändiges, genaues Ausrichten erforderlich ist.
Der exakte Schneidspalt wird dann durch Materialabtrag am Messerelement der geringeren Härte durch die Schneide des Messerelementes erzeugt, welches zumindest im Bereich seiner Schneide die größere Härte aufweist.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 in schematischer Darstellung und in Draufsicht ein um eine vertikale Achse umlaufend angetriebenes Maschinenelement mit einem ersten Schneidmesser oder Messerelement, zusammen mit einem mit dem ersten Messerelement zusammen wirkenden, mit dem Maschinenelement nicht umlaufenden zweiten Messerelement einer Schneidvorrichtung, beispielsweise einer Schneidvorrichtung einer Etikettiervorrichtung;
2 in einer Ansicht wie 1 die beiden Messerelemente in vergrößerter Darstellung, zusammen mit einer Teildarstellung des Maschinenelementes;
3 die Schneidvorrichtung in vereinfachter Darstellung und in Seitenansicht.
In der 1 ist 1 eine Schneidvorrichtung zum Schneiden eines band- oder bahnförmigen Flachmaterials 2, beispielsweise eines Etikettenmaterials mit einer Dicke von nur maximal 4/100 mm oder geringer, d. h. zum Abtrennen von Einzeletiketten von dem Material 2.
Die Schneidvorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einem um eine vertikale Maschinenachse 3 in Richtung des Pfeils A umlaufend angetriebenen Maschinenelement 4, welches beispielsweise eine die vertikale Maschinenachse 3 kreiszylinderförmig umschließende Umfangs- oder Mantelfläche 4.1 aufweist und an der Umfangs- oder Mantelfläche 4.1 mit wenigstens einem Messerelement 5 beispielsweise austauschbar und einstellbar versehen ist, und zwar derart, dass das Messerelement 5 an einem über die Mantelfläche 4 vorstehenden Bereich eine Schneide 6 bildet. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Schneide 6 an einer in Drehrichtung A des Maschinenelementes 4 vorauseilenden planen Seitenfläche 5.1 des Messerelementes 5 bzw. des über die Mantelfläche 4 wegstehenden Teilbereichs dieses Messerelementes gebildet, und zwar in der Weise, dass die Schneide 6 sich bei umlaufend angetriebenen Maschinenelement 4 auf einer die vertikale Maschinenachse 3 konzentrisch umschließenden kreiszylinderförmigen Bahn bewegt. Bevorzugt ist die Schneide 6 weiterhin auch parallel zu der Maschinenachse 3 orientiert.
Dem Messerelement 5 bzw. dessen Schneide 6 ist ein als Gegenmesser wirkendes Messerelement 7 mit Schneide 8 zugeordnet. Das Messerelement 7 ist an der Schneidvorrichtung 1 mit dem Maschinenelement 4 beispielsweise nicht umlaufend vorgesehen, und zwar an einem geeigneten Halter 9 in der Form, dass das Messerelement 7 bzw. dessen Schneide 8 radial oder etwa radial zum umlaufenden Maschinenelement 4 auf dieses zustellbar (Pfeil B). Für eine erste Grobeinstellung sind das Messerelement 7 bzw. dessen Schneide 8 beispielsweise auch so justierbar, dass das Messerelement 7 bzw. dessen unmittelbar nach dem Einbau in die Schneidvorrichtung 1 bereits vorhandene Schneide zumindest in etwa parallel zu der Schneide 6 orientiert ist, wenn sich diese unmittelbar an der Schneide 8 befindet.
Zwischen den Schneiden 6 und 8 ist ein Schneidspalt 10 gebildet, und zwar derart, dass sich bei jedem Schneidvorgang, d. h. immer dann, wenn sich bei umlaufendem Maschinenelement 4 das Messerelement 5 am Messerelement 7 vorbei bewegt, die Schneiden 6 und 8 gerade berühren, oder aber gerade noch nicht berühren, und zwar über die gesamte Länge des sich in Richtung der Maschinenachse 3 erstreckenden Schneidspaltes 10.
Die Länge des Schneidspaltes ist wenigstens gleich, bevorzugt aber größer als die Breite des band- oder bahnförmige Flachmaterials 2. Dabei wird das band- oder bahnförmige Flachmaterial 2 durch den Schneidspalt 10 in Richtung des Pfeils C bewegt und ist beispielsweise zumindest im Bereich des Schneidspaltes 10 in einer Ebene parallel zur Maschinenachse 3 orientiert.
Um den erforderlichen Schneidspalt 10 ohne eine umständliche Einstellung oder Ausrichtung der Messerelemente 5 und 7 zu erreichen, ist das Messerelement 5 zumindest an seinem, die Schneide 6 bildenden Schneidenbereich mit großer Härte hergestellt, d. h. es besteht dort beispielsweise aus gehärtetem Stahl, z. B. Werkzeugstahl, Hartmetall oder Keramik, während das Messerelement 7 aus einem im Vergleich zum Schneidenbereich des Messerelementes 5 weicheren Werkstoff, beispielsweise metallischen Werkstoff, z. B. aus Aluminium oder MS hergestellt ist.
Bei der ersten Inbetriebnahme der Schneidvorrichtung beispielsweise auch nach einem Auswechseln von Funktionselementen der Schneidvorrichtung 1, z. B. eines der Messerelemente 5 und 7, erfolgt zunächst die Grobeinstellung dieser Messerelemente und dabei insbesondere auch des Messerelementes 7 in der Weise, dass das Messerelement 7 zumindest annähernd parallel zum Messerelement 5 bzw. zur Schneide 6 orientiert ist. Anschließend erfolgt bei umlaufendem Maschinenelement 4 bzw. bei umlaufendem Messerelement 5 ein Zustellen des Messerelementes 7, so dass mit der Schneide 6 durch Materialabtrag am Messerelement 7 die Schneide 8 gebildet wird. Das Zustellen des Messerelementes 7 zum umlaufenden Maschinenelement 4 in Richtung des Pfeils B wird dann beendet, wenn die durch Materialabtrag erzeugte Schneide 8 sich über die gesamte Länge des Schneidspaltes 10 erstreckt und der Schneidspalt 10 über seine gesamte Länge so ausgeführt ist, dass sich die Schneide 6 und die durch Materialabtrag gebildete Schneide 8 bei jedem Vorbeibewegen des Messerelementes 5 an dem Messerelement 7 über die gesamte Länge des Schneidspaltes 10 gerade berühren, oder gerade eben nicht mehr berühren. Anhand von Schnittproben des Flachmaterials 2 wird die ordnungsgemäße Ausbildung der Schneide 8 überwacht bzw. festgestellt und das Zustellen des Messerelementes 7 dann beendet, wenn durch den, durch die Schneide 6 erzeugten Materialabtrag die Bildung der Schneide 8 abgeschlossen ist, bzw. wenn der Schneidvorgang zur Abtrennung eines Etikettes über die gesamte Etikettenbreite fehlerfrei und gleichmäßig erfolgt.
Während des Betriebes der Schneidvorrichtung erfolgt beispielsweise ein manuelles geringfügiges Nachstellen bzw. Zustellen des Messerelementes 7 in Richtung des Pfeils B um die Schneide 8 nachzuschärfen.
Vorzugsweise erfolgt zeitgesteuert und/oder in Abhängigkeit der Anzahl der durchgeführten Schnitte, d. h. jeweils nach einer vorgegebenen Anzahl von Schneidvorgängen, ein automatisches geringfügiges Nachstellen bzw. Zustellen des Messerelementes 7 in Richtung des Pfeils B, um die Schneide 8 bzw. deren Schneidkante „nachzuschärfen”, d. h. eine verschleißbedingte Abnutzung der Schneide 8 zu beseitigen. Die bei diesem Nachschärfen des Messerelementes 7 erforderliche Zustellung und der hierbei anfallende Materialabtrag am Messerelement 7 sind so gering, dass das anfallende Material die ordnungsgemäße Funktion der Schneidvorrichtung 1 nicht beeinträchtigt.
Zur Bildung der Schneide 8 weist das Messerelement 7 beispielsweise eine plane Fläche 7.1 beispielsweise in einer Ebene E auf, in der beim Vorbeibewegen des Messerelementes 5 am Messerelement 7 auch die Schneide 6 und/oder die Seitenfläche 5.1 des Messerelementes 5 angeordnet sind und die sich quer zur Bewegungsrichtung der Schneide 6 beim Vorbeibewegen am Messerelement 7 erstreckt, d. h. die Ebene E erstreckt sich in etwa radial zur Maschinenachse 3.
Das umlaufende Maschinenelement 4 ist z. B. eine Messerwelle der Schneidvorrichtung 1 beispielsweise einer Etikettiervorrichtung oder eines Etikettieraggregates. Das umlaufende Maschinenelement 4 kann aber auch ein anderes, umlaufendes Funktionselement einer Etikettiermaschine sein, beispielsweise eine um die Maschinenachse 3 umlaufend angetriebene Etikettentrommel (z. B. Vakuumtrommel), an der die von dem band- oder bahnförmigen Material oder Etikettenmaterial 2 abgetrennten Etiketten vor der Übergabe an zu etikettierende Packmittel, beispielsweise Behälter oder Flaschen gehalten sind.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
So wurde beispielsweise vorstehend davon ausgegangen, dass die Paarung der für die Messerelemente 5 und 7 verwendeten Materialen so gewählt ist, dass das Messerelement 5 zumindest im Bereich seiner Schneide 6 eine größere Härte aufweist als das Messerelement 7.
Weiterhin wurde vorstehend davon ausgegangen, dass am umlaufenden Maschinenelement 4 nur ein Messerelement 5 vorgesehen ist. Selbstverständlich sind Ausführungen denkbar, bei denen am umlaufenden Maschinenelement 4 um die Achse 3 dieses Elementes versetzt mehrere Messerelemente vorgesehen sind, beispielsweise an einem als Etikettentrommel ausgebildeten umlaufenden Maschinenelement.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Schneidvorrichtung 1 so auszubilden, dass das Messerelement 7 ebenfalls am Umfang eines umlaufenden Maschinenelementes 4a vorgesehen ist, und zwar an einem Maschinenelement 4a, welches um eine Achse 3a parallel zur Maschinenachse 3 umläuft. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Rotationsbewegung des Messerelementes 7 auf die Rotationsbewegung des Maschinenelementes 4 abgestimmt ist. Dabei können die Rotationsbewegungen sowohl gleichsinnig, als auch gegensinnig erfolgen.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, das Messerelement 5 und/oder 7 zumindest in Teilbereichen an der Oberflächen zu behandeln und/oder zu beschichten, beispielsweise das Messerelement 5 zumindest im Bereich seiner Schneide 6 zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit mit Nano-Partikeln zu beschichten oder durch Kohlenstoffdiffusion zu härten und/oder das Messerelement 7 an den Oberflächen zu Eloxieren.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Schneide 6 des Messerelementes 5 an einer planen, bezogen auf die Drehrichtung des Maschinenelementes 4 vorauseilenden Fläche 5.1 dieses Messerelementes gebildet.

1: Schneidvorrichtung
2: band- oder bahnförmiges Flachmaterial
3, 3a: Maschinenachse
4, 4a: umlaufendes Maschinenelement
4.1: Umfang des Maschinenelementes 4
5: Messerelement
5.1: Schneidfläche des Messerelementes 5
6: Schneide des Messerelementes 5
7: Messerelement oder Gegenmesser
7.1: plane Schneidfläche des Messerelementes 7
8: Schneide des Messerelementes 5
9: Halter
10: Schneidspalt

Claims

Schneidvorrichtung, beispielsweise Schneidvorrichtung einer Etikettiervorrichtung, mit wenigstens einem um eine Maschinenachse (3) umlaufend angetriebenen Maschinenelement (4) und mit wenigstens einem eine erste Schneide (6) bildenden und am Maschinenelement (4) vorgesehenen ersten Messerelement (5), welches bei umlaufendem Maschinenelement (4) mit einer zweiten Schneide (8) zumindest eines zweiten Messerelementes (7) unter Ausbildung eines Schneidspaltes (10) zusammenwirkt, wobei das erste Messerelement (5) oder das zweite Messerelement (7) zumindest im Bereich seiner Schneide (6, 8) eine Härte aufweist, die größer ist als die Härte des zweiten Messerelementes (7) oder des ersten Messerelementes (5), und dass die Schneide am Messerelement geringerer Härte durch Materialabtrag mit der Schneide des härter ausgebildeten Messerelementes erzeugt ist, und dass das Messerelement mit der geringeren Härte aufgrund seiner geringeren Härte durch die wenigstens eine Schneide größerer Härte materialabtragend oder spanend bearbeitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Messerelement (5) im Bereich seiner Schneide (6) eine Härte aufweist, die größer ist als die Härte des zweiten Messerelements (7) und wobei das zweite Messerelement (7) aus Aluminium besteht und an seiner Oberfläche eloxiert ist.
Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest an seiner Schneide härtere Messerelement (5) wenigstens im Bereich der Schneide aus gehärtetem Stahl, Hartmetall oder Keramik besteht.
Schneidvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zweite Messerelement (7) an der Schneidvorrichtung (1) mit dem Maschinenelement (4) nicht umlaufend, aber auf dieses Maschinenelement (4) bzw. auf eine Umlaufbahn des ersten Messerelementes (5) zustellbar vorgesehen ist.
Schneidvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zweite Messerelement (7) am Umfang eines weiteren Maschinenelementes (4a) vorgesehen ist, welches um eine Maschinenachse (3a) umlaufend antreibbar ist, und zwar abgestimmt mit dem einen Maschinenelement (4).
Schneidvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Maschinenelement (4a) gegenläufig oder gegenläufig zu dem einen Maschinenelement (4) umlaufend antreibbar ist.
Schneidvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Messerelement (5) und/oder das zweite Messerelement (7) mit einer die Schneide (6, 8) bildenden planen Fläche (5.1, 7.1) ausgebildet sind, die in einer die Schneide (6, 8) einschließenden Ebene (E) quer zur Bewegung des ersten Messerelementes (5) bei umlaufendem Maschinenelement (4) orientiert ist.
Schneidvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens zwei erste und/oder zweite Messerelemente (5, 7).
Schneidvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (6) des wenigstens einen ersten Messerelementes (5) mit ihrer Längserstreckung in Richtung der Maschinenachse (3) des einen Maschinenelementes (4) orientiert ist und sich bei umlaufendem Maschinenelement (4) auf einer diese Maschinenachse (3) umschließenden Kreiszylinderfläche bewegt.
Schneidvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Maschinenelement (4) und/oder das zweite Maschinenelement (4a) eine Messerwelle oder ein trommelartiges Funktionselement, beispielsweise eine Etikettentrommel oder Vakuumtrommel einer Etikettiervorrichtung sind.