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WO1999038657A1 - Maschine zum querschneiden von materialbahnen - Google Patents

Maschine zum querschneiden von materialbahnen Download PDF

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Publication number
WO1999038657A1
WO1999038657A1 PCT/EP1998/008376 EP9808376W WO9938657A1 WO 1999038657 A1 WO1999038657 A1 WO 1999038657A1 EP 9808376 W EP9808376 W EP 9808376W WO 9938657 A1 WO9938657 A1 WO 9938657A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
knife drum
knife
machine according
drum
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP1998/008376
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Albert Stitz
Guido Spix
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Paper Jagenberg GmbH
Original Assignee
Jagenberg Papiertechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE1998103522 external-priority patent/DE19803522A1/de
Application filed by Jagenberg Papiertechnik GmbH filed Critical Jagenberg Papiertechnik GmbH
Priority to EP98966903A priority Critical patent/EP1054758B1/de
Priority to DE59804469T priority patent/DE59804469D1/de
Publication of WO1999038657A1 publication Critical patent/WO1999038657A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D5/00—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D5/08—Means for actuating the cutting member to effect the cut
    • B26D5/086—Electric, magnetic, piezoelectric, electro-magnetic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D1/00—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor
    • B26D1/01—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work
    • B26D1/12—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having a cutting member moving about an axis
    • B26D1/25—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having a cutting member moving about an axis with a non-circular cutting member
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    • B26D1/40—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having a cutting member moving about an axis with a non-circular cutting member moving about an axis parallel to the line of cut and coacting with a rotary member
    • B26D1/405—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having a cutting member moving about an axis with a non-circular cutting member moving about an axis parallel to the line of cut and coacting with a rotary member for thin material, e.g. for sheets, strips or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D1/00—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor
    • B26D1/56—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which travels with the work otherwise than in the direction of the cut, i.e. flying cutter
    • B26D1/62—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which travels with the work otherwise than in the direction of the cut, i.e. flying cutter and is rotating about an axis parallel to the line of cut, e.g. mounted on a rotary cylinder
    • B26D1/626—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which travels with the work otherwise than in the direction of the cut, i.e. flying cutter and is rotating about an axis parallel to the line of cut, e.g. mounted on a rotary cylinder for thin material, e.g. for sheets, strips or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
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    • B26D5/00—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D5/08—Means for actuating the cutting member to effect the cut

Definitions

  • the invention relates to a machine for cross-cutting material webs, in particular paper or cardboard webs, with at least one electric drive motor with rotor and stator, with a lower knife drum and an upper knife drum, the lower and the upper knife drum each having at least one approximately axial direction Knives included.
  • Machines for cross-cutting paper or cardboard webs for the production of sheets are known to contain two knife drums rotatably mounted one above the other in a machine frame, the knives of which cut across a material web running therebetween with a scissor cut.
  • each knife drum is directly connected to a drive motor at each end.
  • This direct connection means that the knife drums are connected to the drive motors without the interposition of a gear.
  • the machine is designed for cross cutting a corrugated cardboard web. When cutting paper and fine cardboard webs, the demands on the production speed and / or the cutting accuracy are considerably greater. Presentation of the invention
  • the invention has for its object to provide a generic machine that enables a high production speed with high cutting accuracy with a simplified construction.
  • this object is achieved in that the rotor of the drive motor and the knife drum can be connected to one another so firmly that they form a rigid component.
  • the invention therefore provides that the rotor and the knife drum form a unit without the interposition of a clutch.
  • the shaft journal of the knife drum is connected to the rotor in a releasable press fit.
  • this enables a non-positive connection for operation, and on the other hand, the drive motor can simply be detached from the knife drum, for example if bearings have to be replaced.
  • the frictional connection is formed in a particularly simple and expedient manner in that the rotor and the shaft journal of the knife drum are at least partially conical and are braced against one another in the direction of the common axis of rotation.
  • a preferred embodiment of the machine according to the invention is characterized in that one of the two knife drums is driven at both ends by a drive motor.
  • both the lower and the upper knife drum preferably each contain at least one gear, which mesh with one another.
  • both the lower and the upper knife drum are each driven by a drive motor.
  • the rigid connection according to the invention makes it possible to drive each of the knife drums by means of a single drive motor without causing instabilities comes, for example, to a play impairing the cutting accuracy between the two knife drums.
  • both knife drums are driven at their two ends by a drive motor in each case. This enables high performance with a small motor size.
  • the two knife drums In order to cut a material web exactly perpendicular to the web running direction, the two knife drums must be rotated at the so-called synchronous speed while the knives are cutting. If sheets with a length format outside the synchronous format are cut, it is necessary to slow down (for a longer format) or accelerate (for a shorter format) the knife drums outside the cutting engagement of the knives. In the case of directly driven knife drums, the drive motor must drive the knife drums non-uniformly during one revolution. With a nominal output of 90 KW and more and cutting rates of approx. 500 min "1, this places high demands on the dynamics of a drive motor.
  • a switched reluctance motor according to claim 1 1 or 1 2 brings the required performance and dynamics at low cost.
  • FIG. 1 shows a section through the cutting zone of a cross cutting machine transverse to the direction of travel of the material web
  • FIG. 2 shows a cross section through the cross cutting machine shown in FIG. 1 along the line II-II. Ways of Carrying Out the Invention
  • the cross-cutting machine shown schematically in sections in FIGS. 1 and 2 is used for cross-cutting paper or fine cardboard webs. It works at high web speeds in the range of several 100 m / min, for example at 400 m / min in continuous operation. Different paper formats can be cut with it, whereby the format lengths are in the range of approx. 400 mm to approx. 2000 mm. Your working width, i. e. the maximum width of the paper web that can be cut is on the order of one to several meters, in the exemplary embodiment approximately 2200 mm.
  • the desired format widths are set by longitudinally cutting the web by means of a longitudinal cutting device, not shown, from which the web is divided into individual webs of the desired width before cross-cutting.
  • the cross-cutting machine shown schematically in the figures contains two knife drums 1, 2 which are rotatably mounted at their axial ends in side parts 3, 4 of the machine frame.
  • the two knife drums 1, 2 are arranged one above the other with parallel axes of rotation 4, 5.
  • Each knife drum 1, 2 is equipped with at least one knife 7, 8 on its circumference.
  • the knives 7, 8 are fastened in a known manner on the respective knife drums 1, 2 in a helical manner in the axial direction over the working width. They are set against each other in such a way that they cut a continuous path with a paper cut.
  • the helical arrangement of the knives 7, 8 makes it possible to cut through a continuous web perpendicular to the web running direction.
  • Both knife drums 1, 2 are equipped with the same number of knives 7, 8, each knife drum 1, 2 preferably carrying one or more knives arranged circumferentially offset at an angle of approximately 180 °.
  • Each knife drum 1, 2 consists of a roller-shaped base body, on the end faces of which shaft journals 9, 10, 1 1, 1 2 are attached.
  • the shaft journals 9, 10, 1 1, 1 2 are rotatably mounted in the side parts 3, 4 of the machine frame via radial bearings 1 3, 14, 1 5, 1 6, preferably roller bearings.
  • a gear wheel 1 7, 1 8, 1 9, 20 is attached as a synchronization spur gear, the gear wheels 1 7, 1 8 of the upper cutter drum 2 engaging in the gear wheels 1 9, 1 8 of the lower cutter drum 1 .
  • a cone-shaped extension piece 23, 24 is fastened in a rotationally fixed manner to each shaft journal 1 1, 1 2.
  • the extension pieces 23, 24 are installed in the interior of the rotor 25, 26 of the drive motor 21, 22, respectively. This installation is carried out so that the axis of rotation 5 of the knife drum 1 coincides with the axis of rotation of the rotors 25, 26.
  • the extension pieces 23, 24 preferably have a conical shape in order to fix the rotors 25, 26, which are likewise at least partially conical on the inside, in a releasable, rotationally fixed press fit on them.
  • the rotors 25, 26 are non-positively connected to the knife drum 1.
  • other rotationally fixed connections between the knife drum 1 and the rotors 25, 26 are also suitable, which ensure a sufficiently play-free torque transmission.
  • the conical embodiment shown here has the additional advantage that it enables the motors 21, 22 to be removed particularly easily, for example for replacing the bearings 15, 16.
  • Each stator 27, 28 of a drive motor 21, 22 is fixedly mounted in the housing 29, 30 of the drive motor 21, 22, respectively.
  • the extension pieces 23, 24 preferably penetrate the entire rotors 25, 26 and are each mounted in a radial bearing 31, 32 arranged in the motor housing 29, 30 at the end facing away from the knife drum 1.
  • a suitable holder for the drive motors also contributes to increasing the mechanical stability of the cross cutting machine according to the invention 21, 22 with which they are attached to the side parts 3, 4 of the machine frame.
  • a drive motor 21, 22 is held in each case via a motor flange 31, as shown in cross section in FIG.
  • the flanges 31 are each fixed to the machine frame by screws 32 with a flange-like projection 33 of a side part 3, 4.
  • the drive motors 21, 22 have an output of more than 25 kW.
  • Three-phase motors are used in the present exemplary embodiment. It is also possible to use two-phase AC or DC motors.
  • Switched reluctance motors are preferably used as drive motors 21, 22.
  • Switched reluctance motors (English: switched reluctance drive) contain as a rotor a rotatably mounted iron rod or a machine runner with iron teeth, which align themselves in a magnetic field that generates an electrical current in stator poles arranged in a circle.
  • the magnetic field of the stator poles is generated by pole windings in the fixed part of the motor and switched on in a targeted manner in order to turn the rotor.
  • a switched reluctance motor is much cheaper to produce than synchronous motors or asynchronous motors with the required performance and dynamics, since its rotor carries neither windings nor permanent magnets.
  • the rotor is thus advantageously so firmly connected to the cutterhead that it forms a rigid component.
  • the rotor of the switched reluctance motor has a lower moment of inertia than a synchronous or asynchronous chronomotor. With a synchronous motor, it shares the advantage that the essential power losses occur in the stator and not in the rotor.
  • Switched reluctance motors are preferred which have sixteen stator poles and twelve rotor teeth. They are preferably operated in four phases, the four phase poles, which are offset at right angles, being supplied with suitable currents in succession by a rectifier.
  • the drive motors 21, 22 can be driven non-uniformly.
  • the rotation speeds of the knife drums 1, 2 during rotation are controlled by means of a corresponding control so that they rotate at the synchronous speed required for a vertical cut, faster (for a shorter format) or slower (for a longer format) outside of the cutting operation. be rotated.
  • the rotary movements of the two knife drums 1, 2 are synchronized via the gears 17 to 20.
  • the toothed wheels 17 to 20 additionally serve to drive the upper knife drum 2 by the motors 21, 22.
  • a motor arrangement which is advantageous in terms of control technology is that both the lower knife drum 1 and the upper knife drum 2 are each driven by a drive motor.
  • the so-called Z arrangement is particularly advantageous, in which the drive motor for the lower knife drum 1 is arranged on the other side of the machine than that of the upper knife drum 2 is.
  • the rotary movement of the lower knife drum 1 is preferably synchronized with the rotary movement of the upper knife drum 2 by means of toothed wheels 17 to 20.
  • the carrying bodies of the knife drums 1, 2 are made of metal, preferably steel, or a fiber composite material.
  • a composite material made of carbon fibers and resin (CFRP fiber composite) is preferably used as the fiber composite material, which ensures the required bending and torsional rigidity with low moments of inertia.
  • CFRP fiber composite CFRP fiber composite
  • Such a and particularly suitable knife drum is described in German patent application 1 97 23 51 3.
  • a lower moment of inertia of the knife drums 1, 2 makes it possible to use drive motors 21, 22 with a lower power.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonmetal Cutting Devices (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

Zum Querschneiden von Materialbahnen, insbesondere Papier- oder Kartonbahnen, sind Maschinen bekannt, die eine untere Messertrommel (1) und eine obere Messertrommel (2) aufweisen, die jeweils zumindest ein in etwa axialer Richtung verlaufendes Messer (7, 8) enthalten. Zum Drehen der Messertrommeln (1, 2) wird zumindest ein elektrischer Antriebsmotor (21, 22) mit einem Rotor (25, 26) und einem Stator (27, 28) verwendet. Nach der Erfindung sind der Rotor (25, 26) und die Messertrommel (1, 2) so fest miteinander verbindbar, dass sie ein starres Bauteil bilden.

Description

B E S C H R E I B U N G
Maschine zum Querschneiden von Materialbahnen
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Querschneiden von Materiaibahnen, insbesondere Papier- oder Kartonbahnen, mit wenigstens einem elektrischen Antriebsmotor mit Rotor und Stator, mit einer unteren Messertrommel und einer oberen Messertrommel, wobei die untere und die obere Messertrommel jeweils mindestens ein in etwa axialer Richtung verlaufendes Messer enthalten.
Maschinen zum Querschneiden von Papier- oder Kartonbahnen zur Herstellung von Bögen enthalten bekannterweise zwei in einem Maschinengestell übereinander rotierbar gelagerte Messertrommeln, deren Messer eine zwischen ihnen durchlaufende Materialbahn mit einem Scherenschnitt quer durchschneiden.
Stand der Technik
Aus der DE 1 96 20 663-A1 ist eine gattungsgemäße Maschine zum Querschneiden von Materialbahnen bekannt. Bei dieser Maschine ist jede Messertrommel an jedem Ende direkt mit einem Antriebsmotor verbunden. Diese direkte Verbindung bedeutet, daß die Messertrommeln ohne Zwischenschaltung eines Getriebes mit den Antriebsmotoren verbunden sind. Die Maschine ist zum Querschneiden einer Wellpappebahn vorgesehen. Beim Schneiden von Papier- und Feinkartonbahnen sind die Anforderungen an die Produktionsgeschwindigkeit und/oder die Schnittgenauigkeit erheblich größer. Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Maschine zu schaffen, die bei einer vereinfachten Konstruktion eine hohe Produktionsgeschwindigkeit mit hohen Schnittgenauigkeiten ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Rotor des Antriebsmotors und die Messertrommel so fest miteinander verbindbar sind, daß sie ein starres Bauteil bilden. Die Erfindung sieht also vor, daß der Rotor und die Messertrommel ohne Zwischenschaltung einer Kupplung eine Einheit bilden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Wellenzapfen der Messertrommel in einem lösbaren Preßsitz mit dem Rotor verbunden. Dies ermöglicht zum einen eine kraftschlüssige Verbindung für den Betrieb, zum anderen ein einfaches Ablösen des Antriebsmotors von der Messertrommel, beispielsweise falls Lager gewechselt werden müssen.
In besonders einfacher und zweckmäßiger Weise wird der Kraftschluß dadurch gebildet, daß der Rotor und der Wellenzapfen der Messertrommel zumindest teilweise konisch ausgebildet sind und in Richtung der gemeinsamen Rotationsachse gegeneinander verspannt sind.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine zeichnet sich dadurch aus, daß eine der beiden Messertrommeln an ihren beiden Enden durch jeweils einen Antriebsmotor angetrieben ist. Zum Antrieb der anderen Messertrommel und/oder zur Synchronisation der Drehbewegungen enthalten sowohl die untere als auch die obere Messertrommel bevorzugt jeweils wenigstens ein Zahnrad, die miteinander kämmen.
Nach einer anderen Ausführungsform werden sowohl die untere als auch die obere Messertrommel jeweils durch einen Antriebsmotor angetrieben. Durch die erfindungsgemäße starre Verbindung ist es möglich, jede der Messertrommeln durch einen einzelnen Antriebsmotor anzutreiben, ohne daß es zu Instabilitäten kommt, beispielsweise zu einem die Schnittgenauigkeit beeinträchtigenden Spiel zwischen den beiden Messertrommeln.
Hierbei ist es aus steuerungstechnischen Gründen besonders zweckmäßig, wenn der Antriebsmotor der unteren Messertrommel und der Antriebsmotor der oberen Messertrommel jeweils auf gegenüberliegenden Seiten der Maschine angeordnet sind.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine werden beide Messertrommeln an ihren beiden Enden durch jeweils einen Antriebsmotor angetrieben. Dies ermöglicht eine hohe Leistung bei geringer Motorengröße.
Um eine Materialbahn exakt senkrecht zur Bahnlaufrichtung durchzuschneiden, müssen die beiden Messertrommeln mit der sogenannten Synchrongeschwindigkeit gedreht werden, während die Messer schneiden. Werden Bögen mit einem Längenformat außerhalb des Synchronformats geschnitten, ist es erforderlich, die Messertrommeln außerhalb des Schnitteingriffs der Messer verlangsamt (für ein längeres Format) oder beschleunigt (für ein kürzeres Format) zu drehen. Bei direkt angetriebenen Messertrommeln muß daher der Antriebsmotor bei einem Umlauf die Messertrommeln ungleichförmig antreiben. Dies stellt bei einer Nennleistung von 90 KW und mehr und Schnittraten von ca. 500 min"1 hohe Anforderungen an die Dynamik eines Antriebsmotors.
Ein geschalteter Reluktanzmotor gemäß Anspruch 1 1 oder 1 2 bringt kostengünstig die geforderte Leistung und Dynamik auf.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Darstellung eines besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Zeichnungen zeigen in vereinfachter Darstellung: Figur 1 einen Schnitt durch die Schneidezone einer Querschneidemaschine quer zu der Laufrichtung der Materialbahn und Figur 2 einen Querschnitt durch die in Figur 1 dargestellte Querschneidemaschine entlang der Linie ll-ll. Wege zur Ausführung der Erfindung
Die in den Figuren 1 und 2 ausschnittsweise schematisch dargestellte Querschneidemaschine dient zum Querschneiden von Papier- oder Feinkartonbahnen. Sie arbeitet mit hohen Bahngeschwindigkeiten im Bereich von mehreren 100 m/min, beispielsweise mit 400 m/min im Dauerbetrieb. Es sind mit ihr unterschiedliche Papierformate schneidbar, wobei die Formatiängen im Bereich von ca. 400 mm bis ca. 2000 mm liegen. Ihre Arbeitsbreite, i. e. die maximale Breite der Papierbahn, die geschnitten werden kann, liegt in der Größenordnung von einem bis mehreren Metern, im Ausführungsbeispiel bei ca. 2200 mm. Die gewünschten Formatbreiten werden durch Längsschneiden der Bahn mittels einer nicht dargestellten Längsschneidevorrichtung eingestellt, von der die Bahn vor dem Querschneiden in Einzelbahnen der gewünschten Breite aufgeteilt wird.
Die in den Figuren ausschnittsweise schematisch dargestellte Querschneidema- schine enthält zwei Messertrommeln 1 , 2, die an ihren axialen Enden in Seitenteilen 3, 4 des Maschinengestells drehbar gelagert sind. Die beiden Messertrommeln 1 , 2 sind übereinander mit parallel ausgerichteten Rotationsachsen 4, 5 angeordnet. Jede Messertrommel 1 , 2 ist auf ihrem Umfang jeweils mit wenigstens einem Messer 7, 8 bestückt.
Die Messer 7, 8 sind auf bekannte Weise schraubenlinienförmig in axialer Richtung über die Arbeitsbreite verlaufend auf den jeweiligen Messertrommeln 1 , 2 befestigt. Sie sind so gegeneinander eingestellt, daß sie eine durchlaufende Bahn mit einem Scherenschnitt durchtrennen. Die wendeiförmige Anordnung der Messer 7, 8 ermöglicht es, eine durchlaufende Bahn senkrecht zu der Bahnlaufrichtung durchzuschneiden. Beide Messertrommeln 1 , 2 sind mit der gleichen Anzahl von Messern 7, 8 bestückt, wobei jede Messertrommel 1 , 2 vorzugsweise ein oder mehrere umfänglich in einem Winkel von ca. 1 80° gegeneinander versetzt angeordnete Messer trägt. Jede Messertrommel 1 , 2 besteht aus einem walzenförmigen Grundkörper, an dessen Stirnseiten Wellenzapfen 9, 10, 1 1 , 1 2 befestigt sind. Die Wellenzapfen 9, 10, 1 1 , 1 2 sind über Radiallager 1 3, 14, 1 5, 1 6, vorzugsweise Wälzlager, rotierbar in den Seitenteilen 3, 4 des Maschinengestells gelagert. Auf jedem Wellenzapfen 9 bis 1 2 ist als Synchronisationsstirnrad jeweils ein Zahnrad 1 7, 1 8, 1 9, 20 befestigt, wobei die Zahnräder 1 7, 1 8 der oberen Messertrommel 2 in die Zahnräder 1 9, 1 8 der unteren Messertrommel 1 eingreifen.
Um eine Ankopplung der Wellenzapfen 1 1 , 1 2 der unteren Messertrommel 1 an elektrische Antriebsmotoren 21 , 22 zu ermöglichen, ist an jedem Wellenzapfen 1 1 , 1 2 jeweils ein konusförmiges Verlängerungsstück 23, 24 drehfest befestigt. Die Verlängerungsstücke 23, 24 sind jeweils in das Innere des Rotors 25, 26 des Antriebsmotors 21 , 22 eingebaut. Dieser Einbau erfolgt so, daß die Rotationsachse 5 der Messertrommel 1 mit der Rotationsachse der Rotoren 25, 26 übereinstimmt. Die Verlängerungsstücke 23, 24 weisen vorzugsweise eine konische Form auf, um die an ihrer Innenseite ebenfalls zumindest teilweise konisch geformten Rotoren 25, 26 in einem lösbaren drehfesten Preßsitz auf ihnen zu befestigen. Durch Verspannen der Rotoren 25, 26 und der Verlängerungsstücke 23, 24 in Richtung der gemeinsamen Rotationsachse 6 werden die Rotoren 25, 26 kraftschlüssig mit der Messertrommel 1 verbunden. Selbstverständlich sind auch andere drehfeste Verbindungen zwischen der Messertrommel 1 und den Rotoren 25, 26 geeignet, die eine ausreichend spielfreie Drehmomentübertragung gewährleisten. Die hier dargestellte konische Ausführungsform hat den zusätzlichen Vorteil, daß sie ein besonders leichtes Abziehen der Motoren 21 , 22 ermöglicht, beispielsweise zum Auswechseln der Lager 1 5, 1 6.
Jeder Stator 27, 28 eines Antriebsmotors 21 , 22 ist jeweils im Gehäuse 29, 30 des Antriebsmotors 21 , 22 fest gelagert. Die Verlängerungsstücke 23, 24 durchdringen vorzugsweise die gesamten Rotoren 25, 26 und sind jeweils in einem im Motorgehäuse 29, 30 an dem der Messertrommel 1 abgewandten Ende angeordneten Radiallager 31 , 32 gelagert.
Zu einer Erhöhung der mechanischen Stabilität der erfindungsgemäßen Maschine zum Querschneiden trägt auch eine geeignete Halterung für die Antriebsmotoren 21 , 22 bei, mit der sie an den Seitenteilen 3, 4 des Maschinengestells befestigt sind. Die Halterung eines Antriebsmotors 21 , 22 erfolgt jeweils über einen Motorflansch 31 , wie in Figur 2 im Querschnitt dargestellt ist. Die Flansche 31 sind über Schrauben 32 jeweils fest mit einem flanschartigen Vorsprung 33 eines Seitenteils 3, 4 an dem Maschinengestell befestigt.
Da die Wellenzapfen 9, 10 der oberen Messertrommel 2 bis in den Bereich der flanschartigen Vorsprünge 33 reichen, können diese und die zugehörigen Motorflansche 31 nicht in einem Vollkreis gestaltet werden, wie es für eine optimale stabile Befestigung zweckmäßig wäre. Die Motorflansche 31 und die zugehörigen flanschartigen Vorsprünge 33 enden mit einem gewissen Abstand von dem Bereich der Weilenzapfen 9, 10 der oberen Messertrommel 2, wie aus Figur 2 ersichtlich ist.
Die Antriebsmotoren 21 , 22 weisen eine Leistung von mehr als 25 kW auf. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel werden Drehstrommotoren verwendet. Es ist ebenfalls möglich, Zwei-Phasen-Wechselstrom- oder Gleichstrommotoren einzusetzen.
Bevorzugt werden als Antriebsmotoren 21 ,22 geschaltete Reluktanzmotoren verwendet. Geschaltete Reluktanzmotoren (englisch: switched reluctance drive) enthalten als Rotor einen drehbar gelagerten Eisenstab oder einen Maschinenläufer mit Eisenzähnen, die sich in einem Magnetfeld ausrichten, das ein elektrischer Strom in auf einem Kreis angeordneten Statorpolen erzeugt. Das Magnetfeld der Statorpole wird von Polwicklungen im feststehenden Teil des Motors erzeugt und gezielt weitergeschaltet, um den Rotor zu drehen.
Ein geschalteter Reluktanzmotor ist im Vergleich zu Synchronmotoren oder Asynchronmotoren mit der geforderten Leistung und Dynamik deutlich preiswerter zu fertigen, da sein Rotor weder Wicklungen noch Permantentmagnete trägt. Der Rotor ist somit vorteilhaft mit der Messertrommel so fest miteinander verbindbar, daß er ein starres Bauteil bildet. Außerdem hat der Rotor des geschalteten Reluktanzmotors ein geringeres Trägheitsmoment als ein Synchron- oder Asyn- chronmotor. Mit einem Synchronmotor teilt er sich den Vorteil, daß die wesentlichen Verlustleistungen im Stator und nicht im Rotor entstehen.
Bevorzugt werden geschaltete Reluktanzmotoren verwendet, die sechzehn Statorpole und zwölf Rotorzähne aufweisen. Sie werden bevorzugt vierphasig betrieben, wobei die jeweils vier im rechten Winkel versetzt angeordneten Strangpole nacheinander von einem Gleichrichter mit geeigneten Strömen versorgt werden.
Um die Herstellung von Bögen mit verschiedenen Längenformaten zu ermöglichen, können die Antriebsmotoren 21 , 22 ungleichförmig angetrieben werden. Mittels einer entsprechenden Steuerung werden die Rotationsgeschwindigkeiten der Messertrommeln 1 , 2 beim Umlauf so gesteuert, daß sie während des Schneidens mit der für einen senkrechten Schnitt erforderlichen Synchrongeschwindigkeit drehen, außerhalb des Schnitteingriffs schneller (für ein kürzeres Format) oder langsamer (für ein längeres Format) gedreht werden. Die Drehbewegungen der beiden Messertrommeln 1 , 2 werden über die Zahnräder 1 7 bis 20 synchronisiert. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel dienen die Zahnräder 17 bis 20 zusätzlich dazu, die obere Messertrommel 2 von den Motoren 21 , 22 anzutreiben.
Je nach Anwendungsfall und vorhandenem Bauraum können verschiedene Motorenanordnungen eingesetzt werden:
Neben der vorstehend beschriebenen Ausführungsform mit zwei Antriebsmotoren 21 , 22 für die untere Messertrommel 1 ist es auch möglich, vier Antriebsmotoren einzusetzen, so daß jeder Wellenzapfen 9, 10, 1 1 , 1 2 mit einem Antriebsmotor verbunden ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß Motoren mit relativ kleiner Leistung eingesetzt werden können.
Eine steuerungstechnisch vorteilhafte Motorenanordnung besteht darin, daß sowohl die untere Messertrommel 1 als auch die obere Messertrommel 2 jeweils von einem Antriebsmotor angetrieben werden. Besonders vorteilhaft ist dabei die sogenannte Z-Anordnung, bei der der Antriebsmotor für die untere Messertrommel 1 an der anderen Maschinenseite als der der oberen Messertrommel 2 angeordnet ist. Auch bei dieser Ausführungsform wird bevorzugt die Drehbewegung der unteren Messertrommel 1 mit der Drehbewegung der oberen Messertrommel 2 mittels Zahnrädern 1 7 bis 20 synchronsiert.
Die Tragkörper der Messertrommeln 1 , 2 sind aus Metall, vorzugsweise Stahl, oder einem Faserverbundmaterial gefertigt. Als Faserverbundmaterial wird bevorzugt ein Verbundmaterial aus Kohlefasern und Harz (CFK-Faserverbund) verwendet, das die geforderte Biege- und Drehsteifigkeit bei geringen Trägheitsmomenten gewährleistet. Eine derartige und besonders geeignete Messertrommel ist in der deutschen Patentanmeldung 1 97 23 51 3 beschrieben. Ein geringeres Trägheitsmoment der Messertrommeln 1 , 2 ermöglicht es, Antriebsmotoren 21 , 22 mit geringerer Leistung einzusetzen.
Mit Hilfe einer erfindungsgemäß aufgebauten Querschneidemaschine ist es möglich, eine hohe Schnittfrequenz bei sehr hoher Schnittgenauigkeit beim Schneiden von Papier- oder Kartonbahnen zu erreichen.

Claims

PATENT AN S PRU C H E
1.
Maschine zum Querschneiden von Materialbahnen, insbesondere Papier- oder Kartonbahnen, mit einer unteren Messertrommel (1) und einer oberen Messertrommel (2), die jeweils zumindest ein in etwa axialer Richtung verlaufendes Messer (7, 8) enthalten, und mit zumindest einem elektrischen Antriebsmotor (21, 22) mit Rotor (25, 26) und Stator (27, 28) zum Drehen der Messertrommeln (1, 2), dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (25, 26) und die Messertrommel (1, 2) so fest miteinander verbindbar sind, daß sie ein starres Bauteil bilden.
2.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (25, 26) und die Messertrommel (1, 2) durch Kraftschluß miteinander verbindbar sind.
3.
Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftschluß dadurch bewirkt wird, daß der Rotor (25, 26) und die Messertrommel (1) in Richtung der gemeinsamen Rotationsachse (5) gegeneinander verspannt sind.
4.
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Messertrommel (1) durch wenigstens einen Antriebsmotor (21, 22) angetrieben ist, und daß die obere Messertrommel (2) über Zahnräder (17 bis 20) von dem (den) Antriebsmotor(en) (21, 22) der unteren Messertrommel (1) angetrieben wird.
5.
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die untere Messertrommel ( 1 ) als auch die obere Messertrommel (2) durch eigene Antriebsmotoren angetrieben werden.
6.
Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor für die untere Messertrommel (1 ) an der anderen Maschinenseite als der der oberen Messertrommel (2) angeordnet ist.
7.
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Messertrommeln ( 1 , 2) an ihren beiden Enden durch Antriebsmotoren angetrieben sind.
8.
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Wellenzapfen (1 1 , 1 2) der Messertrommel ( 1 ) ein Verlängerungsstück (23, 24) befestigt ist, das wenigstens teilweise in den Rotor (25, 26) eindringt.
9.
Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerungsstücke (23, 24) und die Innenseiten der Rotoren (25, 26) zumindest teilweise konisch geformt sind.
10.
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Messertrommeln ( 1 , 2) einen Tragkörper aufweisen, der aus Stahl oder einem Faserverbundmaterial gefertigt ist.
1 1 .
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Antriebsmotor (21 ,22) ein geschalteter Reluktanzmotor ist.
12.
Maschine nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Reluktanzmotor sechzehn Statorpole und zwölf Rotorzähne aufweist.
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