DE3705168A1 - Verfahren zum verlaengern der messerstandszeiten in querschneidern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verlängern der Messerstandzeiten in Querschneidern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Mit Querschneidern werden von Bahnen endlicher Breite und vor­ zugsweise geringer Dicke einzelne Abschnitte, sogenannte Nutzen abgeschnitten, welche im allgemeinen zumindest näherungsweise rechtwinkliges Format haben. Solche Bahnen können z.B. aus Ver­ packungsfolien und deren Verbunden, aus Papieren oder Pappen oder aus anderen Materialien bestehen. Als Querschneider sind z.B. Synchron-, Quetsch-, Hack- und Guillotinenquerschneider bekannt.

Bei solchen Querschneidern werden die Bahnen von zwei gegenein­ ander arbeitenden Werkzeugen, nämlich einem Schneidmesser und einem Gegenmesser getrennt, die beide länger als die Bahn breit sind (sogenannte Langmesser). Deren Arbeitsbewegung erfolgt so, daß die Bahn zeitlich gesehen nicht auf einmal getrennt wird, sondern der Schnitt an der einen Bahnkante beginnt und an der anderen endet, wie dieses insbesondere bei den Guillotinenquer­ schneidern der Fall ist. Eine Variante hierzu ist, den Schnitt an beiden Kanten zu beginnen, der dann etwa in der Mitte der Bahn endet. Hierzu werden sogenannte V-Messer verwendet.

Dünne Schnittgüter, z.B. Verpackungsfolien, werden nur dann er­ folgreich geschnitten und nicht zwischen die Messer gezogen, wenn diese während des Schnitts gegeneinandergedrückt werden. Dadurch reiben die Messer aber aneinander und verschleißen. Dieser Verschleißvorgang wird zudem durch die meisten Schnitt­ güter beeinflußt, indem diese schmierend oder abrasiv auf die Messer wirken. Entsprechend wird der Verschleißvorgang reduziert bzw. verstärkt. Deshalb weisen diejenigen Bereiche der Messer, die ohne Schnittgut aneinanderreiben, bei schmierend wirkenden Schnittgütern größeren bzw. bei abrasiv wirkenden Schnittgütern kleineren Verschleiß auf als die Bereiche, in denen das Schnitt­ gut die Reibung zwischen den Messern und deren Verschleiß mitbe­ stimmt. Zwischen diesen Bereichen unterschiedlich großen Ver­ schleißes bilden sich sogenannte Verschleißübergangsgebiete aus.Von einer bestimmten Ausprägung dieser Übergangsgebiete an werden die einzelnen Nutzen nicht mehr sauber geschnitten oder gar nicht mehr bzw. nicht mehr vollständig voneinander getrennt. Im letzteren Falle bleiben sie mindestens an einer der Stellen ihrer Schnittflächen bzw. Schnittkanten aneinanderhängen, und zwar dort, wo auf Seiten der Messer sich ein Verschleißübergangs­ gebiet ausgebildet hat, also in unmittelbarer Umgebung der Bahn­ kante.

Diesem, die Messerstandzeiten in Querschneidern begrenzenden Vor­ gang begegnet man in der Praxis durch mehrere Maßnahmen. So wird z. B. versucht, die Werkzeug- und Messergeometrie zu optimieren, also günstigere Frei-, Keil-, Eingriffs- und Schränkungswinkel zu erzielen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Anlage­ kraft der Messer aneinander und die Schneidgeschwindigkeit günstiger einzustellen. Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz verschleißfesterer Werkstoffe für die Messer.

Trotzdem hat man in der Praxis Schwierigkeiten hinsichtlich des geschilderten Verschleißes, insbesondere dann, wenn problemati­ sche Güter geschnitten werden sollen oder hohe und mit Zuver­ lässigkeit erreichbare Messerstandzeiten gefordert sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzu­ geben, mit dem auf einfache Weise die Messerstandzeiten in Querschneidern verlängert werden konnen.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeich­ nenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß für einen vollständigen und sauberen Schnitt der Schnittgutbahnen der Verschleiß der Messer insbesondere in den genannten Verschleißübergangsgebieten zu beiden Seiten der Bahnkanten verantwortlich ist. Reduziert man während der Betriebszeit des Querschneiders den jeweiligen Verschleißgrad der Messer zumindest in diesen Übergangsgebieten, hält man ihn also dort vorzugsweise im wesentlichen gleich, so erhält man zum einen eine vollständige und saubere Durchtrennung des bahnförmigen Schnittgutes und zum anderen erheblich verlängerte Messerstandzeiten. Dies gilt auch für schwierig zu schneidende bahnförmige Schnittgüter, insbesondere für Kunststoffolien und deren Verbunde.

Mit der Erfindung wird die Ausbildung der Verschleißübergangsge­ biete, die für die begrenzten Messerstandzeiten verantwortlich sind, verhindert oder zumindest verlangsamt. Dies kann gemäß der Erfindung auf mehrfache Weise erfolgen:

Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird eines der beiden oder beide Messer zusätzlich zur Schneidbewegung relativ zur Schnittgutbahn in der Bahnlaufebene quer zur Bahnlaufrich­ tung nach einer beliebigen zeitlichen hin und her verschoben Funktion verschoben. Nach einer weiteren Ausführungsform wird die Schnittgutbahn zwischen den einzelnen Schnitten oder nach einer bestimmten Anzahl von Schnitten quer zur Bahnrichtung hin und her verschoben. In beiden Fällen ist die Verschiebebewegung langsam gegenüber den Schneidbewegungen und gegenüber der Vorschubgeschwindigkeit der Bahn. Die Lage der Bahnkanten ändert sich dadurch während der Betriebszeit ständig, so daß sich die genannten Verschleißübergangsgebiete nicht oder nicht so scharf ausbilden können.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung werden die Messer zu­ mindest an den Stellen ihrer Schneidkanten geschmiert, die stärker als ihre übrigen Bereiche verschleißen und die den Be­ reichen, an denen die Bahnkanten geschnitten werden sollen, benachbart sind. Je nach der Art des Schnittgutes, schmierend oder abrasiv, liegen somit die geschmierten Bereiche innerhalb oder außerhalb der Schnittgutbahn. Ein bereits erheblicher Vorteil wird dadurch erreicht, wenn die Messer über ihre ge­ samte Breite geschmiert werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Messer vor Auf­ nahme des eigentlichen Schneidbetriebes so weit vorverschlissen werden, daß der weitere Verschleiß während der Betriebszeit des Querschneiders gegenüber dem Vorverschleiß klein ist. Hierzu wird z.B. an eines der beiden oder an beide Messer mit Hilfe eines Schleifsteines oder einer Fräse eine Phase angeschliffen. Durch diesen Vorverschleiß ergibt sich eine reduzierte Flächen­ pressung während des Querschneidens, wobei die Verschleißer­ scheinungen sehr viel langsamer ablaufen.

Auch eine Kombination der angegebenen Lösungen ist möglich.

In Versuchen hat sich gezeigt, daß mit der Erfindung die Messer­ standzeiten um mehr als das Fünffache erhöht werden können.

Neben diesem gewünschten Effekt stellt sich auch noch der Vorteil ein, daß in vielen Fällen auf teure und schwierig zu bearbeitende Werkstoffe für die Messer verzichtet werden kann.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteran­ sprüchen hervor. Die Erfindung ist in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines schematisch dargestellten Guillotinenschneiders gemäß der Erfindung zum Schnei­ den von bahnförmigem Schnittgut mit einem Guillotine­ messer und einem unteren Gegenmesser;

Fig. 2 eine Aufsicht auf den Guillotineschneider gemäß Fig. 1 im Messerbereich;

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Guillotineschneider im Messerbereich längs der Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 ein Zeitdiagramm zur Darstellung einer Querbewegung des bahnförmigen Schnittgutes und der Messerbewegung bei einem Guillotineschneider gemäß den Fig. 1 bis 3;

Fig. 5 ein Detail eines Guillotineschneiders im Messerbereich gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 einen Querschnitt gemäß dem Detailbereich VI in Fig. 5.

In Fig. 1 ist von einem Guillotinenquerschneider 1 lediglich ein oberes Guillotine- bzw. Schneidmesser 2 und ein unteres Gegenmesser 3 gezeigt. Die Schneiden der Messer sind mit 4 bzw. 5 bezeichnet. Mit dem Guillotinenquerschneider soll ein bahnför­ miges Schnittgut 6, in diesem Falle eine Kunststoff- bzw. Zellglasfolie geschnitten werden, die zwischen dem Schneidmesser 2 und dem Gegenmesser 3 in einer Vorschubrichtung V etwa senkrecht zum Verlauf der Schneide 5 des Gegenmessers hindurchgeführt wird. Die Breite der Bahn 6 ist geringer als die Kantenlänge der Schneiden 4 und 5. Zum Schneiden wird das obere Schneidmesser in Fig. 1 in Richtung des Pfeiles S bewegt.

Günstige Schneidbedingungen werden erfahrungsgemäß dann erreicht, wenn sich die beiden Messer nur im Kreuzungspunkt ihrer Schneidkanten federnd berühren. Aus diesem Grunde werden die Schneiden der beiden Messer gegeneinander um den Eingriffs­ winkel angestellt, um den Schränkungswinkel geschränkt und mit der Anlagekraft F _An zusammengedrückt, wie dieses aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht. Der Berührungspunkt der Schneid­ kanten ist mit P bezeichnet.

Bei der Abwärtsbewegung des oberen Schneidmessers beginnt der eigentliche Schnitt durch die Bahn 6 erst dann, wenn die Schneid­ kante 4 des Schneidmessers 2 auf den mit L bezeichneten linken Rand der Bahn 6 aufläuft, wobei sich die Messer dort berühren, und endet, wenn das Schneidmesser 2 von dem mit R bezeichneten rechten Rand der Bahn 6 abläuft.

Bei dem beispielhaft angenommenen Schneiden von Kunststoffolien wirken diese Folien wie ein Schmiermittel. Die Bereiche der Schneidkanten 4 und 5, die am Schnitt der Bahn 6 beteiligt sind, liegen in einer Zone A gemäß Fig. 1 und werden weniger ver­ schlissen als die Bereiche, die bei diesem Schnitt nicht be­ teiligt sind und die in Zonen B links bzw. rechts zu den Rändern L und R der Bahn 6 liegen. Diese Zonen stoßen nicht direkt an­ einander an, sondern sind durch Übergangszonen C getrennt. Die in diesen Übergangszonen C liegenden Bereiche der Schneidkanten 4 bzw. 5 sind in Fig. 1 fett gezeichnet; sie bilden sogenannte Verschleißübergangsgebiete D. Durch die Ausbildung dieser Ver­ schleißübergangsgebiete D wird mit zunehmender Anzahl der Schneidvorgänge erfahrungsgemäß die Schneidfähigkeit der Messer immer weiter herabgesetzt.

Die Ausbildung der Verschleißübergangsgebiete D wird nun da­ durch verhindert, daß eines oder beide Messer 4, 5 quer zu der Vorschubrichtung V entsprechend des Doppelpfeiles E in den Fig. 1 und 2 oszillierend verschoben werden. Hierdurch wird erreicht, daß die Ränder L und R der Bahn nicht stets an densel­ ben Stellen eines der beiden oder beider Messer geschnitten wird. Diese Verschiebebewegung entsprechend E kann nach einer beliebigen zeitlichen Funktion vorgenommen werden, vorzugsweise nach einer rhythmisch wiederholten Funktion, z.B. einer annähernd sinusartigen Funktion, wie sie beispiels­ weise in dem oberen Diagramm der Fig. 4 dargestellt ist. Hierzu ist mit dem Messerträger oder Messerrahmen eine schematisch angedeutete Vorrichtung 7 verbunden. Deren Verschiebebewegung entsprechend E erfolgt wesentlich langsamer als die in dem zweiten Diagramm der Fig. 4 dargestellte Vorschubbewegung der Bahn längs der Richtung V und als die in dem dritten Diagramm der Fig. 4 schematisch dargestellte Schneidbewegung der Messer längs S. Der Hub dieser Verschiebebewegung kann bis ±20% der Bahnbreite zu beiden Seiten eines Randes der Bahn 6 sein je nach Bahnmaterial. Bei einer Bahnbreite von 5 cm liegt der Hub z.B. zwischen ±5 mm und ±8 mm, bei einer Bahnbreite von 20 cm bei z.B. ±10 mm.

Die Verschiebebewegung längs E braucht nicht notwendigerweise senkrecht zu der Vorschubrichtung V zu sein, sie muß lediglich eine Komponente in dieser Richtung aufweisen.

Das damit erzielte Ergebnis, daß die Bahnränder nicht stets an denselben Stellen eines der beiden oder der beiden Messer ge­ schnitten werden, könnte auch dadurch erreicht werden, daß die Bahn quer zu ihrer Vorlaufrichtung verschoben wird. Nach dem heutigen Stand der Technik könnte dies jedoch zu Schwierigkeiten insofern führen als in Verpackungsmaschinen, die von dem Querschneider die Bahnabschnitte übernehmen, in der Regel höchste Bahnlaufgenauigkeit von maximal ±1,5% der Bahnbreite gefordert wird, so daß die geschilderte seitliche Bewegung der Messer am problemlosesten zu realisieren.

Die Verschiebebewegung kann sowohl eine solche ohne als auch eine solche mit rhythmischem Richtungswechsel sein. Die Ver­ schiebebewegung kann sowohl stetig als auch unstetig erfolgen.

Alternativ oder auch zusätzlich zu den geschilderten Maßnahmen kann die Ausbildung der Verschleißübergangsgebiete D an den Schneidkanten der Messer 4 und 5 auch dadurch verhindert werden, daß die beiden Schneiden in den Bereichen mit höherem Verschleiß, d.h. in den Bereichen, die in den Zonen B und C liegen, geschmiert werden. Hierzu sind z.B. unterhalb des Gegen­ messers 3 schmierstoffhaltige Filze 11 in einer Halterung 12 ge­ lagert (Fig. 3), die sich parallel zur Schneidkante 5 des Gegen­ messers 3 erstrecken. Aus Fig. 1 ist deutlich, daß diese Filz­ streifen 11 sich über die Zonen B und C erstrecken.

Läuft das Schneidmesser 2 nach unten, so wird auf die ver­ schleißenden Bereiche der Schneidkante 4 des Schneidmessers 2 bei jedem Arbeitstakt Schmierstoff abgestreift und beim Rückzug des Messers auch auf die Schneidkante 5 des unteren Gegenmessers 3 übertragen. Es ist im übrigen auch möglich, die Schneidkanten über deren gesamten Breite zu schmieren. Die zusätzliche Schmie­ rung der Messer in der Zone A hat keinen negativen Effekt. Wesentlich ist nur, daß die Ausbildung der Verschleißübergangs­ gebiete D möglichst verhindert wird.

Eine weitere Möglichkeit zur Verhinderung der Ausbildung der Verschleißübergangsgebiete ist in den Fig. 5 und 6 gezeigt. Die Messer 2 und 3 werden im Bereich ihrer Schneidkanten 4 bzw. 5 vorverschlissen. Dieser Vorverschleiß kann vor Aufnahme des eigentlichen Schneidbetriebes z.B. dadurch erfolgen, daß die Messer, ohne Schneidgut zu schneiden, mit vorzugsweise erhöhter Anlagekraft mehrfach aufeinander ablaufen oder indem in die Schneidkanten 4 bzw. 5 eine Anphasung 21 mit Hilfe einer Fräse oder eines Schleifsteines angeschliffen wird. Der dabei entstehende Vorverschleiß soll wesentlich größer sein als der, der während des eigentlichen Schneidbetriebes an den Messern zu erwarten ist. Dadurch bleiben dann die Verschleißunterschiede zwischen den verschiedenen Messerbereichen und die Ausprägung der Verschleißübergangsgebiete gering.

Es sind selbstverständlich noch andere als die geschilderten Maßnahmen möglich, um die Messerstandzeiten in Querschneidern zu verlängern, solange nur dafür Sorge getragen wird, daß sich in­ folge der getroffenen Maßnahmen die Verschleißbeträge in den ver­ schiedenen Messerbereichen ihrer Größe nach annähern.

Claims (7)

1. Verfahren zum Verlängern der Messerstandzeiten in Quer­ schneidern, mit denen bahnförmiges Schnittgut quer zur Bahn­ längsrichtung in einzelne Abschnitte zerteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während der Betriebszeit des Quer­ schneiders der jeweilige Verschleißgrad der Schneidkanten der Messer zumindest in einem bestimmten Verschleißüber­ gangsgebiet zu beiden Seiten der Bahnkanten wesentlich reduziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Betriebszeit des Querschneiders zumindest ein Messer und/oder die Bahn quer zur Bahnlängsrichtung hin und her verschoben verschoben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebebewegung wesentlich langsamer ist als die Vorschubgeschwindigkeit der Bahn und die Schneidgeschwindigkeit.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Hub der Verschiebebewegung bis zu ±20% der Bahnbreite des Schnittgutes ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten der Messer zumindest im Bereich der Verschleißübergangsgebiete geschmiert werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten der Messer vor Auf­ nahme des eigentlichen Schneidbetriebes so weit vorver­ schlissen werden, daß der weitere Verschleiß während des Schneidbetriebes gegenüber dem Vorverschleiß klein ist.

7. Querschneider zum Schneiden bahnförmigen Schnittgutes quer zur Bahnlängsrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Schneidmesser und einem Gegenmesser, zwischen denen das Schnittgut hindurchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschneider (1) eine Vorrichtung (7) zum oszillierenden Hin- und Herbewegen (E) eines der beiden oder beider Messer (4, 5) quer zur Bahnlängsrichtung (V) aufweist.