DE2061703A1 - Rollenschneidvornchtung - Google Patents

Description

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7STUTTGARTi, MOSERSTRASSE 8 · TELEFON (07Π) 244003 ^ ^ ^ ' ' ^{U J}

14. Dezember 1970 / F - BE 247 -

BELOIT CORPORATION, 1. St. Lawrence Avenue, Beloit, Wisconsin 535 11,

USA

Rollenschneidvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf Schneidvorrichtungen, um eine bewegte Materialbahn oder Materialbogen kontinuierlich der Länge nach zu zerschneiden und betrifft im einzelnen eine Rollenschneidvorrichtung, die sich während ihres Betriebs selbsttätig in geschärftem Zustand hält.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung findet Anwendung beim kontinuierlichen Längsschneiden bewegter Papierbahnen, wobei auch anderes Material, beispielsweise extrudierte Kunststofffolie erfolgreich verarbeitet werden konnte. Das papier wird meist nach dem Verlassen der Papiermaschine beim Umwickeln zerschnitten. Üblicherweise sind auf der Eingangsseite über die Breite eines Wickelstandes mehrere Schneidvorrichtungen angeordnet. Auf der Papiermaschine hergestellte Rollen, deren Durchmesser z.B. I52 cm und deren Breite mehr als 762 cm betragen, werden vom Aufwickelstand am Ende der Papiermaschine entfernt

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und beim Umwickeln (Umrollen) über die Längsschneidvorriehtungen geführt und in Streifen verschiedener Breiten aufgewickelt. Da Papiermaschinen Tag und Nacht durchlaufen, wird auch das Auf- und Umrollen in einem ununterbrochenen Arbeitsverfahren durchgeführt. Wenn die Messer der Schneidvorrichtungen stumpf werden, entsteht durch den dann stattfindendem Reißvorgang eine starke Staubbildung und eine unerwünschte aufgerauhte Kante deszerschnlttenen Papieres, Das Auswechseln stumpf gewordener Messer ist zwar zur Vermeidung der Staubbildung und unregelmäßiger Papierkanten notwendig, andererseits jedoch zeitraubend, mühsam und mit Aufwand bzw, Zeitverlust verbunden. Aus diesen Gründen ist bisher jede Verbesserung, die zur Erhöhung der Lebensdauer von Rollenschneidvorrichtungen geführt hat, von der Industrie begeistert aufgenommen worden, und selbstverständlich wäre eine Rollenschneidvorrichtung höchst erwünscht, deren Schneidmesser eine lange Lebensdauer besitzen und sich über diese Zeit selbsttätig in geschärftem Zustand halten würden. Bisher ist dieses Ziel jedoch nicht erreicht worden.

Es sind Schneidmesser bekannt, die sich während des Schneidvorganges selbst Scharfschleifen (Honen), wobei jedoch nach längerer Betriebsdauer der Wirkungsgrad absinkt, obwohl die oberen und unteren Schneidmesser häufig rasiermesserscharf bleiben. Bei dieser Bauart befindet sich das obere Schneidmesser senkrecht über dem unteren Schneidmesser, wobei sich die Schneidkanten in einer senkrechten Ebene überlappen. Die Drehachsen der beiden Schneidmesser erstrecken sich in gleichen oder parallelen senkrechten Ebenen und in parallelen waagerechten Ebenen. Das Zusammenwirken des oberen und des unteren Rundmessers in dem Uberlappungsbereich führt dazu, daß bei auftretender Abnutzung der Berührungsbereich schnell anwächst. Obwohl die zusammenwirkenden Kanten oft scharf sind, hat sich herausgestellt, daß Druck und Abnutzung des unteren Rundmessers am Innenumfang des oberen Rundmessers zu einem Spalt führen kann, der sich zwischen der Innenkante des oberen und unteren Rundmessers öffnet. Dieser Spalt kann zuweilen so breit bzw, groß werden,

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daß die hindurchlaufende Material- oder Papierbahn überhaupt nicht mehr zerschnitten wird.

Wichtige Verbesserungen in der Bauart von Rollenschneidvorrichtungen hat die Anmelderin in den US-Patentschriften 3 ^59 o86 und j5 465 6j51 angegeben. Die darin vorgeschlagenen Maßnahmen beruhten auf der Erkenntnis, daß

(1) die größtmögliche Schärfe sich durch Herstellung eines Berührungspunktes erzielen läßt, indem die oberen Rundmesserum vertikale Achsen geneigt oder angestellt werden und

(2) daß dieser Berührungspunkt aufrechterhalten und somit auch die Lebensdauer der Schneidvorrichtung verlängert werden könnte, wenn üie ebenen radialen Berührungsflächen der oberen Rundmesser durch relativ dünne ringförmige Lippen ersetzt werden, die sitlich am äußeren Umfang dieser Bauteile angeordnet sind, so daß der Sehneidvorgang durch die anfängliche Punktberührung der radial äußersten Kanten der beiden in Eingriff stehenden Lippen erfolgt. Indem die Befürworter der mit solchen Lippen ausgestatteten Schneidmesser die theoretisch vollkommene Konstruktion eines tatsächlichen Schneidpunktes erkannt hatten, wurde die mit Lippen versehene Rundmesserbauart zur Beibehaltung dieses Singriffs- oder Berührungspunktes auch bei weiteren Entwicklungen weiterverfolgt. In diesem Zusammenhang wurde die Außenfläche mindestens einer Lippe in der Annahme sehr hart ausgeführt, daß sich der Berührungspunkt an dem Schnittpunkt zwischen der sich langsam abnutzenden dünnen härteren Außenschicht und dem anderen Bauteil beibehalten läßt.

Obwohl die bekannten Vorschläge innerhalb des Standes der Technik einen beträchtlichen theoretischen Fortschritt mit sich brachten, haben sie sich in der prakt ischen Ausführung nicht in dem vorausgesagten Umfang bewährt. Bisher waren jedoch die Zusammenhänge, welche das Konzept der Aufreunterhaltung des Berührungspunktes erklären, nicht vollständig bekannt, so da,„ es auch nicht möglich war, die grundlegende Th^ori;· :u verl.es-

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sern und zu vervollkommnen. Es besteht somit ein Bedarf nach weiteren Verbeseerungen und Portschritten auf dem Gebiet der mit dünnen Lippen versehenen Rundmesser, um diese Bauart besser auszunutzen«

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Rollenschneidvorrichtung, die während des kontinuierlichen 'Längsschneidens einer bewegten Materialbahn in der Lage ist, sich selbst in einem andauernden geschärften Zustand zu halten, um ein häufiges Auswechseln der Schneidmesser zu vermeiden. Dabei soll unter Berücksichtigung der baulichen Festigkeit und Form der Lippen der zwischen den Rundmessern am Schneidpunkt maximal mögliche Spalt so klein wie möglich gehalten werden. Ferner soll erfindungsgemäß eine Grundlage zur Auslegung und Berechnung von mit Lippen versehenen Schneidmessern geschaffen werden, um die Lippen so zu konstruieren, daß die öffnung am Schneidpunkt der Lippen und die rückwärtige Verlagerung des tatsächlichen Berührungsbereiches von dem ursprünglichen Sehneidpunkt aus eo klein wie möglich bleibt und dabei auf die strukturellen Erfordernisse der Lippe Rücksicht nimmt. Die Dicke der Lippe soll im Zusammenhang mit dem Überlappungsmaß der Schneidmesser so bemessen sein, daß ein optimaler Ausgleich zwischen Lippendicke und dem Wirkungsgrad des Schneidvorganges erreicht wird.

Im Gegensatz zu den bekannten Rollenschneidvorrichtungen geht die vorliegende Erfindung von der Erkenntnis aus, daß die theoretisch erwünschte Punktberührung der beiden Rundmesser in der Praxis nicht erreichbar ist und deshalb ein anderer Weg besehritten werden muß, um zu einer Rollenschneidvorrichtung mit optimalen Betriebseigenschaften zu gelangen.

Sin sog. "Punktschnitt" ist deshalb eine theoretische vollkommene

Lösung» well auf <?;!.<? se Weise das Papier geschlitzt wird, ohne daß zunächst ei» Beißvorgang stattfindet oder auf irgend eine Art ^r-Ar..:})eV:'M Fasern des Papieres vtirö rängt otter ν one in«»

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ander getrennt werden. Beim Durchtrennen sämtlicher Fasern ergibt sich ein perfekter Schneidvorgang, wogegen abgetrennte und zerdrückte Pasern zu Staubbildung führen, die auf dem Gebiet des Papierschneidens das größte Problem mit sich bringt. Darüber Minaus bringen die aus ihrem Verband gelösten und zerdrückten Papierfasern den Eindruck zerfetzter unregelmäßiger Sehneidkanten mit sich. Die gleiche Wirkung läßt sich verbreitet beobachten, wenn man eine mit einer Schere geschnittene Papierkante mit der Kante vergleicht, die durch ein Zerreißen des Papieres entsteht. In der Praxis laßt sich der Punktsohnitt jedoch nicht aufrechterhalten; vielmehr sind die unregelmäßigen und gerissenen Ränder der zertrennten Papierbahnen und die Staubbildung der Beweis dafür, daß die Schneidkanten stumpf werden.

Untersuchungen haben gezeigt, daß das Stumpfwerden einer Rollenschneidvorrichtung nicht nur auf den Verlust der Schärfe der einzelnen Rundmesser zurückzuführen ist, sondern auch auf die Form, welche die Bauteile während ihrer Abnutzung annehmen» Die miteinander in Eingriff befindlichen Kanten, die zunächst aus scharfen Ecken bestehen, werden während ihrer Abnutzung konisch. Sobald die Oberflächen auf beiden Schneidmessern abgenutzt sind, entfernt sich der Berührungspunkt von dem ursprünglichen Schneidpunkt, so daß der Sohneidvorgang schließlich auf einer begrenzten Berührungsfläche stattfindet und nicht mehr an einem Berührungspunkt. Indem sich der Berührungsbereich von dem ursprünglichen Schneidpunkt wegbewegt, trennen sich die Schneidmesser voneinander* d.h. sie "öffnen" sich seitlich an der Stelle, wo ursprünglich der Berührungspunkt vorhanden war. Die Stelle der ursprünglichen PunktberUhrung wird der Einfachheit halber nachfolgend mit "Sehneidpunkt" bezeichnet, Danach gilt die Feststellung, daß sich bei fortschreitender Messerabnutzung der Schneidpunkt "öffnet", Die Abnutzung führt dazu, daß der tatsächliche Schneidbereich immer weiter zurUokwandert und der Schneidpunkt sich immer

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mehr öffnet, bis die öffnung groß genug ist, daß dir- zusammenwirkenden Rundmesser Überhaupt keine Schneidwirkung mehr ausüben.

Nachdem durch Abnutzung eine gewisse rückwärtige Verlagerung des Schneidbereiches erfolgt ist, wird das in die Schneidzone hineinbewegte Papier zunächst von den an dem Schneidpunkt unter Abstand stehenden Bauteilen zerrissen. Dieses Reißen verdrängt und zerdrückt Pasern, wodurch zwei Reißkanten sowie Staub entstehen» Eine von diesen Reißkanten wird saubergeschnitten, wenn sie an die Schneid- oder Berührungsfläche gelangt, wodurch noch mehr Staub hervorgerufen wird, während die andere Kante unregelmäßig bzw. aufgerauht bleibt. Schließlich schreitet die Abnutzung fort, bis sich der Schneidpunkt soweit geöffnet hat, daß überhaupt kein Trennvorgang mehr stattfindet» Versucht man Papier zu trennen, wenn die den Sehneidpunkt bildenden Kanten seitlich zu weit voneinanderstehen, treten die gleichen Verhälltnisse auf, als wenn man eine Schere mit der linken Hand betätigen will. In beiden Fällen besteht keine Möglichkeit mehr, den theoretischen Schneidpunkt in Berührung zu halten, wobei ein sauberer Schnitt deshalb unmöglich wird, weil ein Faltvorgang stattfindet, bevor sich die Öffnung an die Dike des Papieres annähert„

Im Gegensatz zu den bekannten Vorschlägen, die sich darauf konzentrierten, den Berührungspunkt überall aufrechtzuerhalten, wo die beiden Schneiden zusammenkommen könnten, liegt der vorliegenden Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß der beste Schneidvorgang erreicht wird, wenn man die Öffnung oder Weite des Schnell punk te s so klein wie möglich hält. Da die Schneid punktöffnung in direkter Beziehung zu der Entfernung steht, über dlo sich die tatsächliche Schneidfläche von dem ursprünglichen ochneidpunkt rückwärtig verlagert, werden dünne Lippen verwendet und so bemessen, um die Rückwärtsverlagerung der Berührungsfläche von dem UrSprungssehneidpunkt zu begrenzen, selbst nachdem sich die dünnen Lippen beträchtlich abgenutzt haben.

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HE 24? - 7 - . /.uui.

Theoretisch werden die besten Ergebnisse mit einer möglichst dünnen (seitlichen) Lippe erreichte In diesem Fall liegt jedoch ein unterer Grenzwert für einen noch einwandfreien Schneidvorgang nach erfolgter Messerabnutzung unterhalb der baulichen Festigkeit der Lippe, d.h. die im Betrieb auftretenden Kräfte können von der Lippe nicht mehr aufgenommen werden. Darüber hinaus hat sich herausgestellt, daß die optimale Lippendicke zu dem Überlappungsmaß der beiden Rundmesser in Beziehung steht, wobei dieses Überlappungsmaß auch als "Durchdringung" bezeichnet wird. Wenn die Lippendicke bei einem gegebenen überlappungsmaß zu klein ist, wird auf die Lippen eine zu große Dreh- und Reibkraft ausgeübt, womit das Papier zerreißen würde.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Lippe eine gleichmäßige Härte über ihre gesamte Dicke in Ralialrichtung. Andererseits ist es auch möglich, die Lippen mit einer bestimmten radialen Dicke auszuführen, und eine sehr dünne gehärtete Außenschicht vorzusehen. Die beiden gehärteten Schichten würden dann als die dUnnstmögllchen und möglicherweise auch die mit besten Ergebnissen arbeitenden Lippen arbeiten. Zur Zeit bereitet jedoch die Herstellung von Schneidmessern noch größere Schwierigkeiten, wenn auf Ihren Lippen gehärtete Schichten vorzusehen sind, die im Betrieb der Rollenschneidvorrichtung ihre strukturelle Festigkeit beibehalten.

Bei der Anwendung der bevorzugten Ausführungsform, bestehend aus einem Satz von Messerteilen, bei denen jeweils eine dünne Lippe über ihre radiale Dicke eine gleichförmige Härte besitzt und ein Überlappungsmaß vorhanden ist, bei dem die gesamte Dicke der oberen Lippe unterhalb der gesamten Dicke der unteren Lippe vorbeiläuft, besteht die Überlappung der beiden Lippen in der Seitenansicht aus zwei Rhomben oder besser Drachenvterecken (Deltoiden), Da beide Schneidmesser auch winkelmäßig au.:in&aier angeordnet bzw. angestellt sind,, findet eine Berührung nur In dem vorderen Deltoid-Berelch statt, in ύζη die :.,■; T'-^ride r,u

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senneldende Papierbahn zunächst gelangt. Tn dor Seitenansicht verläuft die längere Diagonale des Deltoides waagerecht und di ' kürzere Diagonale im wesentlichen vertikal. Zunächst befindet sich der Schneidpunkt an der vorderen Spitze des Deltoides. Wenn sich die Kanten der Lippen abnutzen, bewegt sich die tatsächliche Berührungsfläche von dem ursprünglichen Schneidpunkt nach hinten in Richtung auf die kürzere senkrechte Diagonale des Deltoides. Je kleiner die radiale Dicke der Lippen ist, desto kleiner wird auch das sich bei Abnutzung bilden·;'·· Deltoid, Demzufolge ist bei einem kleinen Deltoid das Ma.ß d:?r nach hinten gerichteten Verlagerung der tatsächlichen Berührungsfläche geringer und somit uucn die "viYriung¹¹ an ;._■;;, :■„■·-,-.■, r r;.^ Ii ehe η Schneidpunkt kleiner.

Wenn gehartete Außensohichten verwende!; wpr-o^n, sind diese viel dünner als die Lippen gleichmäßiger Dicke, und somit ist auch der durch die beiden gehärteten Schichten gebildete deltoidförmige Überlappungsbereich üehr klein. Die naon ■ ύ[■ ter/>rrolgende Verlagerung von dem ursprünglichen Schneidpunkt In ;? zu kleinen Diagonalen dieser kleinen Deitoidflache I.ül üuüxI auch sehr gering. Hinter diesem kleinen deitoidfÖnnigen Bereich erfolgt eine Linienberührung zwischen den beiden gehärteten Schichten uiv' eier relativ weicheren Oberfläche des anderen Bauteils unterhalb der gehärteten Schicht.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind nahfolgend anhand in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

P^;!". 1 in Sp ■.tonensio ht I⁷WpJ '.'isammeiWiri''⁰ '■·.- !· ^-"^sspr nach eier Erfindung,

l<:< ■ , 2 finmDraufnlcht in PA * tung der YC^⁴Je 2»'? nach Fig. 1, F.:.·;. 3 eine Enda.r\sich\: entsprechend der' Virile '"■>-;'.■ In Flg. 2, FJ-'.% ^ eine Kndansicnt entspt^-echend den Pfeilen 4-4 in Fig. 2, bei c.■■.■;· eil·- Bauteile nach Fig. ΐ- im G^Go::u]_t,-7eigorsinn

u 3 8 2 8 / 0 2 1 1

be 247 - 9 - 21)61703

geschwenkt worden sind, um die Ebene sichtbar zu machen, die zwischen den beiden Rundmessern verläuft und diese nur an einem bestimmten Punkt berührt, Pig» 5 den Überlappungsbereich bekannter Rundmesser, Fig. 6a und 6B Schnitte bekannter Schneidmesser aus Papierebene mit Blickrichtung nach unten, Fig. 7 in vergrößerter Darstellung den Überlappungsbereich nach Fig. 1,

Fig. 7/. MaßbeZiehungen aus Fig, 7 in vergrößertem Maßstab, Fig. 8Λ und 8B neue bzw. stark abgenutzte Rundmesser nach der Erfindung entsprechend einem Schnitt durch die Ebene der ankommenden Materialbahn mit der Blickrichtung nach unten,
Fig. 9 einen Querschnitt durch einen Abschnitt eines Schneidmes-

sers nach der Erfindung,
Fig.10 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Betriebsablaufes

bei einem Rollenschneider nach der Erfindung, Fig.11 eine Seitenansicht einer anderen erfindungsgemäßen AusfUhrungsform von Rundmessern,

B'ig.12 eine vergrößerte schematische Darstellung eines Abschnittes aus Pig, 11,

Fig.13 einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 12 und Figo 14 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der zweiten AusfUhrungsform nach der Erfindung,,

In Fig. 1 bis 4 sind schematisch die Relativstellungen eines oberen Rundmessers 10 und eines unteren Rundmessers 11 zueinander und bezüglich der zu schneidenden Materialbahn W dargestellt. Die Rundmesser 10 und 11 sind jeweils mit Lippenabschnitten 12 bzw. 13 versehen. Die Breite der Lippen 12 und I^ 1st in Fig. 1 stark übertrieben, um die grundlegenden Merkmale der Erfindung zu veranschaulichen. Bei einer praktischen AusfUhrungsform können dieRundmesser etwa einen Durchmesser zwischen 20 cm bis 25 cm und eine Lippendicke zwischen etwa mm und 0,38 mm aufweisen. Die in senkrechter Richtung

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be ?Λ7 - ίο - - {) u 17 0

gemessene Überlappung oder Durchdringung der bei den Rundmessern enteprechend dem Maß P in Fig. 1 beträgt normalerweise etwa zwischen 0,75 mm bis 1,5 mm.

Die Rundmesser 10 und 11 rotieren um ihre Mittelachsen entsprechend den in den einzelnen Figuren angegebenen Pfeilrichtungen, Die Rundmesser sind darüber hinaus bezüglich der Bewegungsrichtung der Materialbahn W angestellt oder gekantet, wobei der zwischen den beiden Rundmessern gebildete Gesamtwinkel θ in Fig» 2 eingezeichnet ist. Nimmt man an, daß die beiden einander zugekehrten Seitenkanten beider Rundmesser absolut rechtwinklig ausgeführt sind, so berühren sLch beide Rundmesser in einem einzigen Punkt, nämlich dem "Schneidpunkt" CPo Fig. 3 zeigt die Rundmesser aus Fig. 2 in Vorderansicht, während Fig. 4 eine Vorderansicht wiedergibt, in welcher die Rundmesser 10 und 11 im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt und aus der Papierebene, um eine waagerechte Achse durch den Schneidpunkt CP geneLgt worden sind. Bei dieser Orientierung zeigt Fig. 4 eine einzelne Ebene, welche Tangente ist an die Berühr ungskreise zwischen den beiden Rundmessern 10 und 11 im Schneidpunkt CP. Der Winkel zwischen dieser Tangentenebene an die beiden Berührungskreise und einer vertikalen Linie durch die Achse des Rundmessers 11 stellt den Abnutzungswinkol p dar. Die grundlegenden Merkmale der Erfindung sind nachfolgend durchweg mit Bezug auf die übertriebenen schematischen Darstellungen beschrieben, während jedoch Fig. 9 eine verhältnisgerechte Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wiedergibt. Fig. 9 zeigt einen Querschnitt, der sowohl für das obere Rundmesser 10 oder das untere Rundmesser 11 gilt, so daß die angeformte Lippe entweder das Bezugszeichen 12 oder 13 hat. Bei dieser besonderen AusfUhrungsform beträgt die Gesamtstärke des Rundnv»ssers etwa ^lj mm mit Ausnahme am äußeren Uniang, d.h. in der Nähe der Lippe 12 oder 13, wo die Dicke nur bei etwa 4,8 mm liegt₀ Diese Ausnehmung am Umfang des Rundmessers dient zum Schutz der Lippe, die dadurch gegenüber Bruchgefahren weniger

V-

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be 24? - Ii - 2 ü 61 7 O 3

verletzbar ist. Theoretisch könnten die beiden Radialflächen des Rundmessers bis zum Umfang hin eben ausgeführt sein, und die Lippe könnte von dort auswärts wegstehen. Im vorliegenden Pail wird die Lippe jedoch dadurch gebildet, daß man in einer Radialfläche eine ringförmige Ausnehmung 26 vorziehte Diese Ausnehmung kann offen bleiben, wird jedoch zur Erzielung von Stabilität zur Vermeidung von unbeabsichtigten Brüchen der Lippe mit relativ weichem Material, beispielsweise Kunststoff o.dgl. ausgefüllt. Dieses Kunststoffmaterial spielt beim Betrieb der Rundmesser keinerlei Rolle. Beim dargestellten Rundmesser kann die axiale Tiefe der Ausnehmung 26 von der Außenkante der Lippe 57 mm betragen, so daß auch die axiale Ausdehnung der vom Boden dieser Ausnehmung ausgehenden Lippe l,57mtn beträgt.

Der Grundgedanke der Erfindung ist nachfolgend weiter im Zusammenhang mit Fig. 5 bis 8 erläutert. Fig. 5 zeigt den Überlappungsabschnitt zwischen einem unteren und einem oberen Rundmeseer 15 bzw. 17 nach dem Stand der Technik. Bei diesen Rundmessern handelt es sich um reine Zylinderscheiben mit absolut ebenen und zueinander parallelen Radialflächen. Die Zeichnung gilt in gleicher Weise für bekannte Vorrichtungen mit sehr dicken angeformten Lippen. Unter der Annahme, daß die Rundmessa? 15 und 17 zueinander geneigt oder angestellt sind, findet ohne abgenutzte Kanten eine Berührung in einem einzelnen Schneidpunkt CP statt, der in Fig. 5 sowie in Fig. 6A eingezeichrc t ist. In Fig. 6a sind die Abschnitte, die sich evtl- abnutzen, an der Stelle 16 bzw. 18 anstelle der Schraffur gepunktet eingezeichnet. Im Querschnitt erscheinen diese Abschnitte 16 und 18 jeweils im wesentlichen als dreieckförmig, wie bei 18 gezeigt, so daß die beiden Rundmesser schließlich als abgeflachte Kegelstümpfe mit einer Anfasung an den Stirnflächen erscheinen. Fig. (>B zeigt die Relativstellung der beiden Rundmesser, nachdem sich die Absclinitte 16 und 18 abgenutzt haben. Da bei dieser Vorrichtung Mittel vorgesehen sind, um die beiden Rundscheiben 15 und 17

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/: U υ I / U J

in Axialrichtung gegeneinander zu drücken, findet nun eine Berührung entlang einer Linie X statt, die von dem Ursprungliehen Schneidpunkt CP um eine Entfernung B nach hinten gewandert ist. Außerdem sind die Rundmesser 13 und 17 an der Stelle des ursprünglichen Schneidpunktes CP jetzt um den ziemlich beträchtlichen Wert einer öffnung oder eines Abstandes A voneinander getrennt.

Untersuchungen haben gezeigt, daß dieser große Abstand A am Schneidpunkt CP und die beträchtliche rückwärtige Verlagerung B vom Schneidpunkt CT bis zur Linie X zu der mangelhaften Arbeitsweise der Rollenschneidvorrichtung beiträgt, äie sich durch Staubbildung und unerwünschte unregeIi¹JiKiJige und aufgerissene Kanten der Papierbäinen bemerkbar macht.

Aus Fig. 7 und 8 geht hervor, wie erfindungsgemäß bei dem gleichen Abnutzungswert wie in Fig. 5 und 6 das Entstehen eines stumpfen Rundmessers vermieden wird, Pig. "( zeigt den Überlappungsabschnitt nach Fig. 1 und Fig. ;A in vergrößertem Maßstab den vorderen Überlappungsabschriltt in Form eines Drachenvierecks oder Deltoids nach Fig. ?. Dieses Deltoid wird von dem vorderen Senneidpunkt 22, einem rückwärtigen Punkt 24 (wo keine Berührung stattfindet) sowie -\en Punkten 2j> und 25 an den Enden der kurzen Diagonale des Deltoids gebildet.

Entsprechend Fig. 8A und 8b enthalten die Rundmesser 10 und 11 jeweils vorspringende Lippen 12 bzw. Γ5. Die nicht abgenutzten Rundmesser nach Fig. 8A berühren sich mit Ihen Lippen 12 und IJ in einem einzigen Schneidpunkt CT. Die Lippen 12 und Ij5 nutzen sich um die punktierten Bereiche 19 und 20 ab. Dia axiale Tiefe dieser punktiertem Bereiche ist gleich groß.wie die axiale Tiefe der sich abnutzenden Abschnitte entsprechend Fig. 6k und

H' Ή

Im Pall der vorliegenden Erfindung nutzen sich die Lippen nach rückwärts ab. Wenn der Abschnitt L in Fig. 8A abgenutzt ist, bewegt sich der Schneidpunkt vom ursprünglichen Schneidpunkt CP auf die Linie X, welche der kleinen Diagonale des Dreiecks in Fig, ? und 7A zwischen den Punkten 23 und 25 entspricht. Im Gegensatz zum Stand der Technik erfolgt jedoch die weitere Abnützung der punktierten Bereiche 19 und 20 im vollständigen Schnitt durch die Lippen 12 und 13, so daß die beiden Rundmesser 10 und 11 gegeneinander gedrückt werden, jedoch der Schneidpunkt von den ursprünglichen Schneldpunkt CP sich nicht weiter entfernt als bis zur Stelle der kleinen Diagonale zwischen den Punkten _ 23 und 25. Nachdem sich entsprechend Fig. 8b die Rundmesser um ™ einen Betrag abgenutzt haben,- der den Abschnitten 16 und l8 in Fig. 6a und 6b gleich ist, ist die Öffnung A¹ am Sohneidpunkt wesentlich kleiner geblieben als die Öffnung A, und auch die rückwärtige Verlagerung B^! ist viel kleiner geblieben als die rückwärtige Verlagerung B in Fig. 6B. In Ausnutzung der erfindungsgemäßen Erkenntnis zur Verringerung der öffnung oder des Abstandes am Schneldpunkt und der rückwärtigen Verlagerung des Berührungspunktes entsteht eine Schneidvorrichtung, die selbst nach beträchtlicher Abnutzung weiterhin scharf bleibt. Da die seitliche Öffnung A¹ klein ist und auch die rückwärtige Verlagerung B¹ klein ist, werden von der Schneidvorrichtung nach Fig. 8b die einzelnen Fasern des Papiers mit einem ausreichend ^l zwangsläufigen Krafteihgriff erfaßt und somit nicht zerrissen, zerdrückt oder von dem Papier getrennt, so daß Staubbildung und das Entstehen unregelmäßiger Reißkanten vermieden werden. Darüber hinaus wird erfindungsgemäß auch ein weiteres nach dem Stand der Technik auftretendes Problem beseitigt. Wenn sich bei bekannten Geräten entsprechend Fig. 5 und 6 aufgrund der auftretenden Abnutzung der Berührungspunkt X nach hinten bis zu der Linie verlagert, welche die beiden Drehachsen verbind«t, bewegen sich die beiden Rundmesser nicht mehr relativ zueinander, wie dies zur Erzielung einer einwandfreien Scher- oder Sehneidwirkung erforderlich ist, sondern sie rollen nur noch

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gegeneinander ab. Im Gegensatz dazu kann sich der tatsächliche Schneid- oder Berührungspunkt nach der Erfindung rückwärtig nicht weiter verlagern als bis zu Diagonale zwischen den Punkten 2J> und 25.

Es ist erfindungsgernäß beabsichtigt, daß die Rundmesser IO und 11 auf ihren Wellen frei drehbar angeordnet sind, so dafj sie direkt von der zu schneidenden Materialbahn angetrieben werden. Selbstverständlich ist es wie nach dem Stand der Technik auch möglich, die Rundmesser 10 und 11 durch geeignete Motoren anzutreiben.

Bei einer bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung beträgt die in Radialrichtung gemessene Dicke der äußeren Lippen 12 und 13 der Rundmesser 0,28 mm, wobei die Materialhärte zwischen 53 bis 58 Rockwell liegt. Diese Werte entsprechen den härtesten Materialien, mit denen sich eine Lippe der angegebenen Dicke herstellen läßt und die im übrigen auch den Anforderungen genügen, daß die Lippen in sich fest und gleichförmig sind_a Boi der bevorzugten AusfUhrungsform würde der Durchmesser des oberen Rundmessers etwa 20,3 ^m und der des unteren Rundmessers 21,6 cm betragen. Der Anstell- oder Schrägstellwinkel würde bei 1° und die gesamte Überlappung P bei "),b"7 mm liegen.

Vorgenannte Abmessungen der bevorzugten Ausführungsform sind keinesfalls einschränkend anzusehen, andererseits jedoch auch nicht willkürlich veränderbar; sie ergeben sich aus bestimmten Beziehungen, die anhand der folgenden Tabellen erläutert sind. In beiden Tabellen beträgt der Anstellwinkel fe 1°. Nach Tabelle I liegt der Durchmesser für das obere Rundmesser bei 20,3 cm und für das untere Rundmesser bei 21,6 cm. Entsprechend Tabelle II beträgt der Durchmesser für das untere Rundmesser 20,3 cm und für das untere Rundmesser 26,7 cm» Dabei 1st zu berücksichtigen, daß Papierfasern eine Dicke von 0,002 bis 0,02 mm 78 bis 780 Mlkrozoll aufweisen.

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Überlappung (P) (mm)

0,65 0,65 0,65 0,65 0,65

0,87 0,87 0,8? 0,87 0,8?

1,14 1,14 1,14 1,14 1,14

1,57 ■ 1,57 1,57 1,57 1,57

Tabelle

Lippendicke	Sohneidpunkt-	Abnutzungs
(mm)	öffnung (A) (/*)	winkel
0,127	0,88	7,14
0,254	4,65	8,23
0,28	6,0	8,51
0,35	7,65	8,83
0,508	48,5	14,05
0,12?	0,52	5,92
0,254	2,50	6,5
- 0,28	3,63	6,64
0,35	3,87	6,73
0,508	16,3	8,45
0,127	0,33	5,07
0,254	1,50	5,41
0,28	1,87	5,49
0,35	2,29	5,57
0,508	8,26	6,39
0,12?	0,196	4,25
0,254	0,86	4,45
0,28	1,06	4,49
0,35	1,29	4,54
0,508	4,22	4,94

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Tabelle II

Überlappung (P) Lippendicke Schneidpunkt- Abnutzungs-

(^mm) (mm) Öffnung (A) winkel

0,127 0,93 7,5

0,254 4,88 8,64

0,28 6,30 8.93

0,35 8,03 9,26

0,508 50,9 14,72

0,127 0,5^4 6,22

0,254 2,59 6,82

0,28 5,28 6,97

0,35 4,08 7,12

0,508 17,05 8,87

0,127 0,346 5,32

0,254 1,57 5,68

0,28 1,96 5,77

0,35 2,40 5,85

0,508 8,66 6,71

0,127 0,234 4,47

0,254 0,904 4,67

0,28 1,13 4,72

0,35 1,35 4,76

0,508 4,44 5,19

o,	,65
0.	.65
0,	65
0,	65
0,	65
0,	87
0,	87
0,	87
0,	87
0,	87
1,	14
1,	14
1,	14
1,	14
1,	14
1,	57
1,	57
1,	57
1,	57
1,	57

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Wie bereits erläutert, ergeben sich die günstigsten Bedingungen, wenn die Schneidpunkt-Öffnung A auf einem Kleinstwert gehalten wird. Aus der Übersicht geht hervor, daß bei größerer Überlappung die Schneidpunkte-Öffnung kleiner wird. Ferner läßt sich feststellen, daß auch eine kleine Lippendicke zu einer kleineren Schneidpunkt-Öffnung führt. In Befolgung der Angaben könnte man theoretisch ein Überlappungsmaß von 1,57mm mit einer Lippendicke von 0,127 mm kombinieren und würde dann zu einer Schneidpunktöffnung von 0,196 η gelangen. Für die Praxis ist eine solche Anordnung jedoch völlig unbrauchbar. Eine Lippe, die mit Bezug auf das Überlappungsmafi und auch unter Berücksichtigung M der Durchmesser der Rundmesser zu dünn ausgelegt ist, würde verschiedene Nachteile·mit sich bringen. Zunächst würde sie sich in Axialdichtung insgesamt zu schnell abnutzen. Desweiteren würde die geometrische Form eiier sehr dünnen Lippe mit Bezug auf ein großes Überlappungsmaß zu einem Zerreißen des Papieres führen. Darüber hinaus liegen die geometrischen Beziehungen so, daß die zum Antrieb der Rundmesser erforderliche Kraft und damit das auf die Bauteile ausgeübte Drehmoment zu groß wäre.

Untersuchungen mit Rundmessern verschiedener Abmessungen haben für die Praxis ergeben, daß der günstigste Ausgleich zwischen der Schneidpunkt-Öffnung, Abnutzungsgeschwindigkeit der Lippe und einem weichen Eingriff zwjß chen den Bauteilen 12 und Γ5 er- ™ reicht wird, wenn die LLppendicke etwa 1/jJ des Überlappungsmaßes beträgt. Außerdem muß ein sachgemäßer Kompromiß auch das Durchdringungsmaß mit Bezug auf den Außendurchmesser der Rundmesser berücksichtigen. Wenn beispielsweise das Überlappungsmaß zu groß ist, nähert sich die ÜeLtold-förmlge Fläche nach FLg. TA einem Quadrat an. Das bedeutet, daß die Diagonale 2j> -.25 größer und die Diagonale 22 - 24 kleiner wird. Demzufolge verLagert sich der Berührungspunkt von dem üchneidpunkt bis zur Linie X schneller, wobei auch die Abnutzung und das aufzubringende AritrLobsmoment ansteigen. Wenn andererseits das Überlappungsmaß zu kloLn ist, wird die deltoidförmige Fläche nach Fig. TA flacher bzw.

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gestreckter. Das bedeutet, daß die Diagonale 2j5 - 25 verkürzt und die Diagonale 22 - 24 verlängert wird. Draus ergibt sich eine größere rückwärtige Verlagerung B' von der Stelle 22 bis zur Linie X sowie eine vergrößerte öffnung A¹ am Schneidpunkt 22, Bei Verwendung wesentlich kleinerer Rundmesser, ζ,B. mit einem Durchmesser zwischen 7*5 cm und 12,5 cm oder wesentlich größerer Rundmesser, z.B. zwischen J8 cm und 50 cm Durchmesser, so müssen Form und Art der Lippendicke und des Überlappungsmaßes entsprechend den angegebenen Beiiehungen geändert werden.

Aus einem übergroßen Überlappungsmaß ergeben sich weiterhin Nachteile, die in einer Unterbrechung der Bahnvorschubgeschwindigkeit und in einem unerwünschten Schabevorgang bestehen. Rine Unterbrechung des Bahnvorschubes bedeutet, daß die beiden zorsclinittenen Abschnitte Wj_ und W₂ (Fig. 1 bis 3) zu pLötzlieh angehoben werden und abfallen und dabei unerwünschte Kräfte auf dLn Papierbahn ausüben, Das Schaben bezieht sich auf den radialen Gioitvorgang zwischen den beiden Rundmessern. Selbstverständlich ist eine gewisse Schabewirkung für den Schälvorgang notwendig; Ein Übermaß bringt jedoch zu starke Abnutzung mit sich.

Somit ergibt sich, daß viele der in den Tabellen I und II angegebenen Beziehungen und Kombinationen unter praktischen Gesichtspunkten unbrauchbar sind. Nach Tabelle I dürfte die bevorzugte Anordnung bei einem Überlappungsmaß von 0,87 mm, einer Lippendicke von 0,28 mm und einer sich daraus ergebenden Schneidpunktöffnung von 3,6^ u liegen. Da dieser üffnungswert sich dicht am unteren Ende des Größenbereiches der Papierfasern befindet, hat sie sich in der Praxis gut bewährt.

Für größere Rundmesser nach Tabelle II liegen die bevorzugten Abmessungen für das überlappungsmaß bei 1,5? mm, für die Lippendicke bei 0,508 mm und für die Schneidpunktöffnung bei 4,44 \i«

B¹Ig. 10 ist eine graphische Darstellung entsprechend Fig. 7 für die bevorzugten Beiiehungen nach TabeLie I unter Verwendung

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be 247 - 19 - 2 O 617 03

eines oberen Rundmessers von 20 cm Durchmesser und eines unteren Rundmessers von 21,,6 cm Durchmesser. Die Zahlen in dieser Darstellung beziehen sich auf öffnungswerte zwischen den Punkten und 24 (in u), wenn eine Abnützung stattgefunden hat und die Berührung sich bis zur Linie X zwischen den Punkten 2^ und 25 erstreckt-

Summarisch kann festgestellt werden, daß optimale Bedingungen vorhanden sind, wenn eine Lippendicke zwischen 0,254 mm und 0,375 mm. verwendet wird. Diese Werte kommen in erster Linie zur Anwendung bei Grundmessern von 20 cm bzw« 21,6 cm Durchmesser, bei denen ein Überlappungsmaß von 0,87 mm der Optimalwert darstellen dürfte. Für größere oder kleinere Rundmesser müßten die entsprechenden Zahlenwerte nach oben bzw. nach unten extrapoliert werden.

Fig. 11 bis l4 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, mit der versucht wird, eine wesentlich dünnere Lippe herzustellen, als dies normalerweise für eine Lippe mit gleichmäßiger Härte möglich ist. Dies wird dadurch erreicht, daß eine gehärtete Schicht mit einer Dicke von etwa 0,05 mm bis 0,1 mm auf der Außenfläche der lippe vorgesehen wird. An dem Rundmesser 27 befindet sich eine Lippe mit einem gehärteten äußeren Abschnitt JO und einem weicheren inneren Abschnitt J5^· Das untere Rundmesser 28 besitzt eine angeformte Lippe mit einer gehärteten Außenschicht 32 und einer weicheren Innenschicht

Entsprechend Fig. 12 bilden die beiden dünnen Schichten J>0 und einen sehr kleinen del toidförm igen Überappungsabschnitt mit einer kleinen Diagonale 44 - 46 und einer großen Diagonale 42 - 48, Theoretisch verlagert sich die Berührungsfläche von dem ursprünglichen Schneidpunkt 42 rückwärtig bis zur Linie 44 - 46. Hinter diesem kleinen Dreieck nutzen in der Zwischenzeit die beiden Schichten j50 und 32 die weicheren Abschnitte 36 bzw. J54 bis zu den Punkten 50 und 52 ab, die sich auf gegenüberliegenden Seiten der kleinen Diagonale des größeren Dreieckes befinden, das von

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den gesamten Lippenabschnitten gebildet wird_o Diese Abtrag- oder Abnutzungswirkung, welche die harten Schichten 30 und 32 auf die weicheren Abschnitte 36 und 3^ ausüben, führt zu einem konkaven Profil entsprechend Fig» 13, - Die äußeren Umfangskantenf lachen 30, 32 sind z.B. durch Nitrierung oberflächengehärtet, um sie besonders abnützungsfest zu machen.

Die bevorzugten Abmessungen für die verschiedenen Oberflächen in Fig. 11 bis I3 sind: die gehärtete Tiefe der Kantenflächen 30, 31 liegt bei 0,1 mm als Wert innerhalb eines zweckmäßigen Bereiches zwischen 0,05 mm und 0,38 mm; die Oberflächen 3^* ^6 sind 0,5mm breit, können jedoch auch in ein^rn Bereich zwischen 0,25 mm und 0,635 mm breit liegen. Die axiale Dicke der Rundmesser einschließlich der Breite der Außenflächen 30, 32 beträgt 6,35 mm, und die Tiefe der von der Lippe ausgehenden radial einwärts gerichteten Ausnehmung liegt zwischen 1/2 und 3/4 dieser Dicke. Die Gesamttiefe der Überlappung beträgt zwischen 0,5mm und i.5,7 mm„ Damit wird sichergestellt., daß sich der Schneidpunkt stets vor der Verbindungslinie der Rotationsachsen in Hichtung der ankommenden Papierbahn befindet, wodurch wiederum die Relativbewegung und die Vermeidung einer rollenden Berührung zwischen den sich berührenden Oberflächen gewährleistet ist.

Für Rundmesser mit den oben angegebenen Abmessungen wird ein Neigungs- oder Anstellwinkel von 0,5° für jedes Rundmesser 27, 28 bezüglich der Bewegungsrichtung der Material bahn bevorzugt, so daß ein kombinierter Schneidwinkel von 1,0° zwischen den Innenseiten der Rundmesser entsteht. Bei bestimmten Arbeltsgängen, z.B. beim Handbeschneiden oder Besäumen wird der relative Anstellwinkel bei 1,0° beibehalten und die gesamte Anordnung zusätzlich bozügllch der Bewegungsrichtung aer Materialbahn um +1,5 ° gedreht. Dies erfolgt, um eine quer zur Maschine gerichtete Tangentialkraft zu erzielen, welche dio Materialbahn an den Kanten gespannt hält und Faltenbildungen ausschließt.

109828/0211 BADom_QINAL

Fig. 12 zeigt die deltoidförmige Überschneidung an den Oberflächen y\_t 36, Der Schneidpunkt 42 befindet sich an der vorderen Spitze der Überschneidung, und die Punkte 50, 52 geben den oberen bzw. unteren Übersohneidungspunkt wieder. Am Überschneidungspunkt 5^ an der Rückseite der deltoidförmigen Fläche liegt keine Berührung vor» Für die bevorzugten Abmessungen von 0,5 mm Oberflächenbreite und Radien der Rundmscheiben von 10 cm soviie 13*3 cm beträgt die Fläche der deltoidförmigen Überschnei-

dung etwa 1,37 mm . Eine die Rundscheiben gegeneinander drückende geringe Axialkraft führt somit zu einem relativ großen Druck an der Berührungsfläche, selbst wenn man annimmt, daß sich die Berührung über die gesamte Überschneidungsfläche verteilt , was jedoch, wie weiter unten erklärt, nicht der Fall ist.

Die dünnen gegenüber Abnützung widerstandsfähigen Oberflächen 30, 32 überschneiden sich in einem deltoidförmigen Bereich, der, obwohl wesentlich kleiner, der Überschneidung der Oberflächen 34, 36 entspricht. Wie aus Fig. I3 ersichtlich, ist der tatsächliche Berührungspunkt, nach dem sich die Rundscheiben eingeschliffen bzw. etwas abgenutzt haben, eine annähernd vertikale Linie 44 - 46, welche die beiden gegenüberliegenden Punkte der durch die sich überschneidenden Außenkanten 30, 32 gebildeten deltoidförmigen Flache verbindet* Der Überschneidungspunkt 44 wird gebildet zwischen der inneren Verlängerung der abnützungsfesten Oberfläche 30 auf dem oberen Rundmesser und der äußeren Verlängerung der abnutzungsfesten Oberfläche 3² auf dem unteren Rundmesser. Der Überschneidungspunkt 46 wird gebildet zwischen den entsprechenden äußeren und inneren Verlängerungen der gleichen Oberflächen. Der verbleibende Punkt 48 des Deltoides entsteht aus der Überschneidung der inneren Verlängerungen der Oberflächen 30, 3Ϊ2.

BE 247 -22- 7061703

Aufgrund der Neigung oder Anstellung der beiden Rundmesser 27, 28 werden die radial inneren Teile der beiden abnutzungsfesten Oberflächen 30, 32 und der Oberflächen 34, 36 längs einer gekrümmten Bahn abgenutzt, die sich von den Umfangskanten ^O, 32 radial einwärts und von der Vorderseite 42 axial weggerichtet erstreckt, und zwar unter dem Einfluß der harten Kanten der Oberflächen 30, 32, welche das relativ weichere Material der Oberflächen 34, j6 abtragen» Dies geht aus Fig. 13 hervor, die einem'Schnitt nach der Linie A-A entlang der Linie 50 - 52 in Fig. 12 entspricht.,

Da die Rundmesser gegeneinander rotieren, wird die Berührung zwischen den Kantenflächen 30, 32 längs der Linie 44, 46 aufrechterhalten. Da jede der Oberflächen 30, 32 sich nacheinander einwärts und auf bzw. gegen die Oberflähe des anderen Bauteils bewegt, trägt sie auf den Oberflächen 34, 36 Material ab, und zwar entlang der entsprechend Fig. 13 gezeigten leicht gekrümmten Bahn.

Die radial innen liegende Seite jeder Oberfläche 3^> 36 erstreckt sich von der entsprechenden Umfangskantenflache 30, 32 des anderen Bauteils weiter weg, weil sich das jeweilige Rundmesser in einem Neigungswinkel bzw. in einer Anstellposition befindet, dio von einer Linie 40 längs der Bewegungsrichtung der Materialbahn entfernt ist. Dementsprechend liegt eine Abnutzungsberührung entlang der Oberflächen 34, 36 vor, von den Punkten 44, 46,- an der Grenze zwischen den abnutzungsfesten Oberflächen 30, 3² und den Oberflächen 34, 36, von dort einwärts bis zu den Punkten 50, an der Grenze zwischen den inneren Oberflächen und den ausgenommenen Abnchnitten₀ Da jedes Rundmesser 10, L2 von dem Berührungspunkt in Rückwärtsrichtung divergiert, verjüngt sich der Überschneidungsbereich von der harten Oberfläche 30 des einen Bauteil zu der StlrnfLache 36 des anderen Bauteils bis im wesentlichen zu einer Linlenberührung entlang der Linie 46 - 52, da

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die Stirnfläche des unteren Rundmessers von der Schneidkante 30 des anderen Bauteils divergiert- In gleicher Weise überschneidet sich die harte Oberfläche >2 des unteren Bauteils mit der Stirnfläche J>k des oberen Bauteils, und der Überschneidungsbereich verjüngt sich im wesentlichen bis zu einer Linienberührung entlang der Linie 44 - 50, da die Stirnfläche 34 des oberen Rundmessers sich von der harten Oberfläche 32 des unteren Rundmessers entfernt. Die radial einwärts gerichtete Drehbewegung der Kantenflächen 30, 32 durch die Stirnflächen 3^j 36 führt in deren gekanteter oder geneigten Stellung zu der Entstehung des konkavenProfils auf beiden Stirnflächen .

Die gekrümmten Berührungsflächen 30, 32, 34, 36 und die divergierende Anordnung der Rundmesser bewirken zusammen die Bildung eines ausgehöhlten Spaltes, der sich axial (senkrecht) zur Bewegungsrichtung 40 der Materialbahn) zwischen den sich überlappenden Abschnitten der abnutzungsfesten Oberflächen und der Stirnflächen rückwärtig in Bahnrichtung 40 vom Punkt 48 aus bis zur Linie 50 - 52 erstreckt. Zwischen der Linie 50 - 52 liegt'aufgrund der Divergenz der Rundmesser keine Berührung vor.

Unter Verwendung der Parameter von 10 cm und 26,6 cm Außendurchmesser für die oberen bzw. unteren Rundmesser, einer Dicke von 0,1 mm für die abnutzungsfeste Oberfläche, einer Stirnfläche von 0,5 mm, einer radialen Überlappung von 1,57 mm und einem Neigungs- oder Anstellwinkel von 0,5° für jedes Rundmesser, läßt sich der Spalt zwischen den Oberflächen, in Axialrichtung gemessen zwischen den Rundmessern und senkiecht zur Bewegungsrichtung 4o der Materialbahn gemäß Fig. 14 in den verschiedenen Werten berechnen, die bei unter gleichen Abständen liegenden Punkten längs der Seiten des deltoidförmigen Übersehneidungsbereiches auftreten.

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be 24? - 24 - 2 U G Ί 7 O 3

Für die gegebenen Parameter errechnet sich der axiale Spalt am äußeren Überlappungspunkt 42 der abnutzungsfesten Oberflächen J)O, 32 zu 0,127 n, also einem Wert, der beträchtlich kleiner ist als die üblicherweise auftretenden Dicken von Papierfasern im Bereich zwischen 0,002 und 0,02 mrn. Aus diesem Grund kann der Schnittpunkt, der technisch gesehen, aus einem Spalt und nicht aus einem Berührungspunkt besteht, keine Staubpart ike^/während des Schneidvorganges erzeugen, die größer als die Dicke bzw. Breite einer einzelnen Papierfaser sind. Da somit die Fasern geschnitten und nicht an dem Schneidpunkt weggezogai oder weggedrückt werden, ist die Staubbildung auf einen Kleinstwert verringert.

Die Arbeitsweise der in Fig. 11 bis l4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist folgende. Beim Beginn des Sohneidvorganges mit zwei neuen Rundmessern verlaufen die Stirnflächen und die Ebene der gehärteten Abnutzungsfesten Oberfläche senkrecht zur Rotationsachse des jeweiligen Rundmessers. Werden die Rundmesser durch geeignete Vorspanneinrichtungen beispielsweise durch einen Luftbalg gegeneinander gedrückt und entweder von der Materialbahn selbst oder durch einen Motor in Drehung versetzt, kommen die äußeren Kanten der abnutzungsfesten Oberflächen 30, J52 zu einer Punktberührung an der Stelle 42 zusammen. Die Materialbahn wird vor und hinter den Rundmessern durch nicht gezeigte Führungs- und Antriebswalzen in einer Höhe unterstützt, in der sie direkt waagerecht in den ersten Überschneidungspunkt 42 eingeführt wird. Nach einer gewissen Zeitdauer schleifen sich die Kaiitenflachen JO, j>2 gegeneinander ein und an der Stelle 42 entsteht ein kleiner Spalt. Wie oben erläutert, übt dieser Spalt keinen nachteiligen Einfluß auf den SehneidVorgang aus und weitet sich auch nicht größer aus als dies unter Berücksichtigung der Parameter der Anstellwinkel, der Tiefe der gehärteten Oberfläche und des Durchmessers der Rundmesser berücksichtigt worden ist. Ein Gesamtneigungswinkel von 0,7° für beide Rundmesser hat

-A

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be 24? - 25 - 2UG17 03

zu einwandfreien Ergebnissen geführt, wenn die anderen Parameter konstant gehalten werden- Eine dünnere Ausführung der abnutzungsfesten Oberflächen j5O, J52, z.B. mit einem Wert von • 0,05 mnv führt zu einem kleineren Spalt an der Stelle 42, wenn die anderen Paratoeter konstant gehalten werden. Die Berührung wird längs der Linie 44 - 46 (die in der bevorzugten Ausführungsform etwa 0,1 mm lang ist) aufrechterhalten, wobei die Linienberührung von dort nach außen und rückwärts divergiert (Fig. 12), Wenn durch Abnutzung die Berührung längs der Linie 44 - 46 erfolgt, erstreckt sich eine Ebene zwischen den Kontaktpunkten der inneren Stirnflächen und der abnutzungsfesten Kanten der beiden Rundsoheiben, d.h. zwischen den Punkten 50 und 52 in Fig, 22 ,- Diese Ebene bildet eine Tangente an beide Rundmesser an den Berührungspunkt und bildet einen Punkt mit der Ebene der Innenfläche des oberen und unteren Rundmessers. Dieser Winkel ist als Abnutzungswinkel bezeichnet und gilt mit Bezeug auf irgend ein als Bezugsteil gewähltes Rundmesser.. Es hat sieh herausgestellt, daß dieser Abnutzungswinkel dem Anstellwin~ kel direkt proportional und dem Überlappungswert umgekehrt proportional ist. Für einen. Sehneidwinkel von 1*0° und ein Über-

© lappungsrflaß von. 1,.5T TO beträgt derAbnutzungswinkel etwa %%_:_%

Claims (1)

1. Dipl.-ing. WILFRID RAECK

   PATENTANWALT 2 O G 17 03

   7 STUTTGART 1, MOSERSTRASSE 8 · TELEFON (0711) 244003

   BELOIT CORPORATION 14. Dezember 1970/B¹

   Beloit, Wisconsin, USA

   _ _?l

   Patentansprüche

   Rollenschneidvorrichtung zum Längsschneiden einer bewegten Materialbahn mit zwei gegeneinander rotierenden Ruridmessorn, dadurch gekonnzeichnet, daß das untere Rundmesser (11, 2li) eine Lippe (1^> 36) vorbestimmter radialer Dicke aufweist, an der die Umfangsf lache und eine Radialfläche eine sich in einem Kreisbogen um die Achse des Rundmessers erstreckende scharfe Kante bilden, und durch ein daneben angeordnetes oberes Rundmesser (10, 27) längs einer die Mittelpunkte der beiden Rundmesser verbindenden Linie etwas überlappt ist, wobei auch das obere Rundmesser eine Lippe (12, 54) vorbestimmter radialer Dicke aufweist, bei der die Umfangsf lache und ein-? Radialfläche eine sich in einem Kreisbogen um die Achse des Rundmessers erstrekkende scharfe Kante bilden, und daß ferner die in Schneidrichtung vordere Seite der oberen und unteren Rundmesser zueinander so geneigt sind, daß die beiden scharfen Kanten sich in einem Punkt (CP) an der Eingangsseite der Rollenschneidvorrichtung ( schneiden, und bei einer in Axialrichtung einwärts gerichteten Abnutzung der scharfen Kanten die Lippen sich in einer rückwärts von dem ursprünglichen Schnädpunkt (CP) befindlichen Linie (X) berühren, wobei die Dicke der Lippe sowohl für die in Bewegungsrichtung (4o) der Materialbahn (W) gemessene Entfernung zwischen dem ursprünglichen Schneidpunkt und der Beruhrungslinie (X) als auch für den oberen uren^Wciu der seitlichen Trennung (A) zwischen den beiden Lippen an der Stelle des ursprünglichen Schneidpunktes nach erfolgter Abnutzung maßgebend ist.

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   be 247 ~**~\\ 2Ü61703

   2ο Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke jeder Lippe (12, IJ) etwa einem Drittel des Überlappungsmaß (P) zwischen dem oberen und unteren Rundmesser längs der die beiden Mittelpunkte verbindenden Linie entspricht.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des oberen und unteren Rundmessers (10, 11) 20 cm bzw. 21,6 cm beträgt, während das Uberlappungsmaß bei etwa 0,δ5 mm und die Lippendicke bei etwa 0,28 mm liegt.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des oberen und unteren Rundmessers (10,11) etwa 20 cm bzw. 21,6 cm beträgt, während das Überlappungsmaß bei etwa 1,57 mm und die Lippendicke bei etwa 0,5 mm liegt.

   mindestens

   5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß/eines

   der Rundmesser (10, 11) Seheibenform besitzt und seine Lippe (12, 1>) an ihrer Außenseite durch den äußeren Seheibenumfang an ihrer radial inneren Seite durch eine ringförmige Ausnehmung (26) in der Radialfläche begrenzt bzw. geformt ist.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung mit Kunststoffmaterial ausgefüllt ist.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ■ "" die radiale Dicke der Lippe zwischen 0,25 mm und O,j58 mm beträgt .

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippe sich von der scharfen Kante aus in Axialrichtung um etwa 1,57 mm einwärts erstreckt.

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   9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet., daß die de r die Lippe tragenden Radialfläche entgegengesetzte Radialfläche der Scheibe im wesentlichen eben ist, und daß die scharfe Kante der Lippe in Axialrichtung von der ebenen Oberfläche einen geringeren Abstand als ein mittlerer Teil der Scheibe aufweist.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungs- oder Anstellwinkel (θ) zwischen dem oberen und unteren Rundmesser (10, 11) zwischen 0,7 und 1,0 beträgt.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippe Über ihre gesamte radiale Dicke aus einem Material beträchtlicher gleichmäßiger Härte besteht.

   12ο Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippe (27) einen radial inneren Abschnitt (3^) mit einer bestimmten Härte sowie einer Außenschicht (30) von wesnetlich größerer Härte aufweist, wobei die Außenschicht etwa 0,05 mm dick ist und der innere Abschnitt eine Dicke zwischen 0,38 mm und 0,6^5 mm aufweist.

   13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rundmesser zur Anwendung in Verbindung mit einem zweiten Schneidelement einen kreisförmigen äußeren Abschnitt mit einer äußeren ringförmigen gehärteten Karfcnflache (30) und einer radial einwärts davon in vorbestimmter radialer Länge angeordneten seitlichen Stirnfläche (3^·) mit geringerer Härte als die gehärtete Kantenfläche aufweist.

   IM. Vorrichtung nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß die gehärtete Kantenfläche (30) bezüglich der Stirnfläche abnutzungsfest ist.

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   BS 247 - 29 - ^QG 17 03

   15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß radial einwärts von der Stirnfläche in der Rundmesserscheibe eine ringförmige axiale Ausnehmung (26) vorgesehen ist„

   16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die gehärtete Kantenfläche (30) in Radialrichtung eine Dicke im Bereich zwischen 0,05 mm aufweist.

   17. Vorrichtung nach Anspruch Γ5, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Länge der Stirnfläche (34) zwischen 0,38 mm und 0,64 mm beträgt.

   18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Rundmesser (27) mit seiner Drehachse senkrecht oberhalb der Achse des unteren Rundmessers (28) in solch einer Entfernung angeordnet ist, daß die entsprechenden seitlichen Stirnflächen (34, 36) sich in einem Maß überlappen, das mindestens den zusammengesetzten Radialabmessungen der Stirnflächen entspricht.

   19. Vorrichtung nach Anspruch l8, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungs- oder Anstellwinkel zwischen den beiden Rundmessern so gewählt ist, daß bei gehärteten Rundmesserkanten mit einer radialen Dicke zwlsdaen 0,05 mm und 0,38 mm nach deren Abnutzung an der Eingangsseite an der Stelle des ursprünglichen Schneidpunktes ein Spalt entsteht, dessen Weite den Wert von 1,9 M nicht überschreitet.

   20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel zwischen etwa 0,7° und etwa 1,0° beträgt.

   21, Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Sohneidkanten bis In eine r«adiale Tiefe zwischen 0,05 nun und 0,38mm gehärtet ist.

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