DE102012001837A1

DE102012001837A1 - Vorrichtung zum Querschneiden eines in Transportrichtung bewegten flachen Gegenstandes

Info

Publication number: DE102012001837A1
Application number: DE102012001837A
Authority: DE
Inventors: Andreas Biggel; Roland Zeuschner; Tobias Schellheimer; Markus Fughe
Original assignee: Hochland SE
Current assignee: Hochland SE
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2013-08-01
Also published as: WO2013113806A1; AR089856A1

Abstract

Vorrichtung zum Querschneiden eines in Transportrichtung bewegten flachen Gegenstandes, insbesondere eines kontinuierlich zugeführten Produktbands, wie beispielsweise eines mit einem breiten Käseband belegten Folienstrangs (4), senkrecht zu einer Transportrichtung (T) des Gegenstands, umfassend: eine Querschneidewalze (1), die mit zumindest einem koaxial zur Querschneidewalze (1) angeordneten Querschneidemesser (2) versehen ist, und eine messerlose Gegendruckwalze (3), deren zylindrische Oberfläche während des Schneidvorgangs ein Widerlager für das Querschneidemesser (2) bildet, wobei die Drehachse (A2) der Gegendruckwalze (3) windschief gegenüber der Drehachse (A1) der Querschneidewalze (1) ausgerichtet ist, so dass während eines Schneidvorgangs ein axialer Schneidbereich (S), in dem das Querschneidemesser (2) mit der Gegendruckwalze (3) in schneidendem Kontakt ist, über die Oberfläche der Gegendruckwalze wandert, wobei die Gegendruckwalze dem Druck des Querschneidmessers teilweise nachgibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Querschneiden eines in Transportrichtung bewegten flachen Gegenstandes, insbesondere eines kontinuierlich zugeführten Produktbands, wie beispielsweise eines mit einem breiten Käseband belegten Folienstrangs, wobei das Querschneiden senkrecht zu einer Transportrichtung des Gegenstands geschieht und wobei die Vorrichtung eine Querschneidewalze umfasst, die mit zumindest einem axial zur Querschneidewalze angeordneten Querschneidemesser versehen ist, und wobei eine messerlose Gegendruckwalze vorgesehen ist, deren zylindrische Oberfläche während des Schneidvorgangs ein Widerlager für das Querschneidemesser bildet.
Vorrichtungen zum Querschneiden unterschiedlichster Gegenstände sind generell aus einer Reihe von Produktionsabläufen bekannt. Auch das Querschneiden breiter Käsebänder ist bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 10 2008 061 330 A1 eine Vorrichtung zum Schneiden von Stücken vorgebbarer Länge aus einem Käseband. Das Käseband wird mittels eines Förderbandes der Schneidvorrichtung zugeführt und zunächst in Längsstreifen geschnitten. Ein Querschneidemesser schneidet die Längsstreifen dann in Käsestücke. Diese Verfahrensweise ist geeignet, solange lediglich der weiche Käse geschnitten werden muss. Zum Schneiden eines Folienstrangs, der mit dem Käse versehen ist, ist diese Vorrichtung allerdings nicht ausgelegt, da das „Durchhacken” der Folie auf einen Schlag aufgrund der Reißfestigkeit der Folie nur mit deutlich höheren Schneidkräften möglich ist, als das Schneiden des recht weichen Käses.
Die Schwierigkeit beim Querschneiden eines mit z. B. einem Käseband versehenden Folienstrangs liegt folglich in der enormen Belastung, die auf dem Gegenlager wirkt, also dem Bauteil, auf dem der Folienstrang während des Schneidens anliegt und welches eine Gegenkraft für das Schneidmesser bereitstellt. Sollte beispielsweise eine Vorrichtung nach der DE 10 2008 061 330 A1 für eine solche Anwendung verwendet werden, müsste die Gegendruckwalze, die das Gegenlager darstellen kann, sehr groß dimensioniert werden, damit die Gegendruckwalze auch im axial inneren Bereich einen ausreichenden Gegendruck bereitstellen kann. Hierfür müssten dann aber ebenfalls die Lager der Gegendruckwalze deutlich vergrößert werden, da die Gegendruckwalze dann selbst ein enormes Gewicht aufweisen würde. Alternativ könnte die zu schneidende Folienbreite verringert werden, was allerdings unerwünscht ist. Insofern wurden bisher noch keine mit einem Lebensmittelband versehenen breiten Folienstränge quergeschnitten.
Insbesondere an die Verarbeitung von Scheiben aus weichen und teils klebrigen Käsesorten werden hohe Anforderungen an den Produktionsablauf gestellt. Aufgrund der mitunter verhältnismäßig geringen mechanischen Stabilität sind diese Käsesorten nur schwer zu einzelnen Scheiben zu verarbeiten, da in den erforderlichen Verarbeitungsschritten, wie Kühlen auf Bändern, Transportieren, Schneiden, Vereinzeln und Einpacken stets mechanische Belastungen auf die Käsescheiben aufgebracht werden, die die Form der Käsescheiben zerstören können. Zur Stabilisierung der Form und zur Führung während der Produktion werden mittlerweise Trägerfolien eingesetzt, auf denen die Formgebung stattfindet. Die Trägerfolie kann auch als Trennblatt zwischen mehreren Scheiben eines Scheibenstapels dienen. Dabei muss allerdings das Käseband gemeinsam mit der Trägerfolie zu einzelnen Scheiben geschnitten werden.
Die DE 1 511 272 A offenbart eine umlaufende Schneidvorrichtung zum Erzeugen geradliniger Schnitte quer zur Förderrichtung durch fortlaufend bewegte Bahnen aus Papier oder Folienmaterial. Um einen Hackschnitt, also das Durchhacken auf einen Schlag, zu vermeiden, ist eine Messerwalze mit quadratischem Querschnitt und einem auf einer der Außenflächen windschief zur Achse der Messerwalze angebrachten Längsmesser vorgesehen. Um damit einen geradlinigen Schnitt senkrecht zur Transportrichtung zu erhalten, ist entweder eine feste Gegenschneidkante oder eine Gegenwalze mit glatter Oberfläche in entgegensetztem Sinne windschief gegenüber der Messerwalze ausgerichtet. Durch diese doppelt windschiefe Anordnung wird ein Schnitt durch die Bahn senkrecht zur Transportrichtung erzeugt. Durch den quadratischen Querschnitt der Messerwalze wird ein über die Schnittbreite gleichmäßiger Abstand zwischen dem Schnittpunkt auf der Schneide und dem Schnittpunkt auf der Gegenschneidkante und damit eine homogene Belastung während des Schnittes erreicht. Die Vorrichtung ist aber unter anderem aufgrund der windschiefen Anordnung des Messers auf der Schneide und ggf. der Gegenschneidkante auf der Gegenwalze recht aufwändig herzustellen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Schneiden eines bewegten Gegenstandes insbesondere eines kontinuierlich geförderten Produktstrangs bereitzustellen, die bei einfachem und kompaktem mechanischen Aufbau einen präzisen Schnitt senkrecht zur Bewegungsrichtung durchführt und relativ günstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Durch die windschiefe Anordnung von Querschneidwalze und messerloser Gegendruckwalze ergibt sich zunächst, dass das Querschneidemesser nicht exakt parallel auf der Gegendruckwalze abwälzt. An dieser Stelle sei hervorgehoben, dass die Querschneidwalze keine Walze im eigentlichen Sinne sein muss. Es reicht für die Umsetzung der Erfindung aus, wenn das Querschneidmesser um eine die „Querschneidachse” rotiert. Im Falle einer starren Gegendruckwalze und einem starren parallel zur Drehachse der Querschneidewalze ausgerichteten Querschneidemesser käme es bei der windschiefen Anordnung nur im Schnittpunkt der Oberfläche der Gegendruckwalze mit dem Gemeinlot zu einer Berührung, wobei das Gemeinlot die kürzeste Verbindungslinie zwischen den beiden Drehachsen darstellt. D. h., die Querschneidwalze würde die messerlose Gegendruckwalze nur in einem Punkt, im Idealfall in der Mitte der Gegendruckwalze, berühren. In den anderen axialen Bereichen würde das Querscheidemesser stets einen Abstand zur Oberfläche der Gegendruchwalze aufweisen, so dass ein Schneiden der Folie über die gesamte Folienbreite nicht möglich wäre.
Erfindungsgemäß ist die Gegendruckwalze jedoch nicht derart starr, sondern weist eine möglichst definierte Flexibilität auf, die sich die Erfindung zunutze macht. Die Gegendruckwalze, die über keine Gegenschneidkante verfügt und insbesondere eine zylindrische Oberfläche oder einen stetigen zylindrischen Oberflächenabschnitt aufweist, gibt quasi in der Größenordnung der sich aus dem Winkel zwischen Querschneidwalze und Gegendruckwalze ergebenden y „projizierten Durchmesserzunahme” der Querschneidwalze nach. Wie in der Beispielsbeschreibung gezeigt wird, kann diese „projizierte Durchmesserzunahme” berechnet und dementsprechend auch über die geometrischen Parameter eingestellt werden. Damit wandert der Schnittpunkt, der in Praxis eine kurze Teilschnittlinie von mitunter wenigen Zentimetern ist, bei Abwälzung des Querschneidmessers von einem zum anderen Ende über die Oberfläche der Gegendruckwalze. Der besondere Vorteil liegt darin, dass über die Teilschnittlinie entsprechend wesentlich weniger Druck auf die Gegendruckwalze erzeugt wird, als bei Beaufschlagung über die ganze Länge der kompletten Schnittlinie. Ein wichtiger Aspekt der Erfindung ist, dass sich beim Schneidvorgang die Gegenwelle elastisch und mit entsprechender Vorspannung an die eventuell auch durch Toleranzen unebene Schneidkante anlegt.
Das Justieren der beiden Walzen zueinender kann dadurch geschehen, dass zunächst die Gegendruckwalze mit dem Querschneidemesser in einem Endbereich der Schnittkante in Anlage gebracht wird, wobei in diesem Schnittpunkt ein ausreichend hoher Anfangs-Schneiddruck vorhanden sein muss, um den Gegenstand zu schneiden. Dann wird unter Ausnutzung der Flexibilität der Gegendruckwalze die Querschneidwalze mit dem Querschneidemesser entlang der Schnittkante zur Mitte zum Gemeinlot hin geführt. Wenn der Schnitt sich im Gemeinlot befindet, ist die größte Auslenkung der Gegendruckwalze gegeben. Wird die Drehung weiter vollzogen, wandert der Schnitt in den anderen Endbereich, wo sich bei exakter Justierung wieder der Anfangs-Schneiddruck einstellt.
Es ist auch möglich, das Schneidmesser wie folgt zu justieren: Die Gegenwelle hat an beiden Enden eine exzentrische Lagerung, die auch dazu dient, die Gegenwelle schräg zu stellen. Beim Einstellen wird das vordere Exzenterlager aus seiner hinteren Position soweit nach vorne gedreht, bis die Gegenwelle an Druckringen der Schneidwelle anliegt. Das hintere Exzenterlager befindet sich bereits in der vorderen Position. Nun steht die Gegendruckwelle um das Exzentermaß nach vorne versetzt parallel zur Schneidwelle. Die Schneidmesser können so gemäß der Gegenwelle eingestellt werden, damit sich über die gesamte Breite ein gleichmäßiger Lichtspalt oder auch ein geringer Überstand ergibt. Nach dem Einstellen wird das vordere Exzenterlager wieder in seine hintere Position gedreht, bis die Gegenwelle wieder an den Druckringen der Schneidwelle anliegt. Die Gegenwelle steht nun im gewünschten Winkel schräg zur Messerwelle.
Die erfindungsgemäß windschiefe Anordnung bewirkt somit, dass die Abwälzung des Querschneidemessers auf der Gegendruckwalze in Umfangsrichtung betrachtet an unterschiedlichen Winkelbereichen der Querschneidewalze in einer angedeuteten Spirale stattfindet. Mit anderen Worten: zuerst setzt das Messer an der einen Seite an dem Gegenstand an, dann bewegt sich der Schnittpunkt quer über den Gegenstand hinweg zur anderen Seite des zu schneidenden Gegenstandes. Dabei nimmt die Auslenkung der Gegendruckwalze zur Mitte hin zu, um dann wieder abzunehmen, der Schneiddruck bleibt im Idealfall über die gesamte Breite konstant.
Der Kern der Erfindung liegt also zusammengefasst darin, dass unter Vermeidung eines „Hackschnitts”, der sozusagen auf einen Schlag erfolgt, dennoch ein senkrecht zur Transportrichtung verlaufender Schnitt beispielsweise in einer kontinuierlich herangeförderten Folie durch Messerschneiden und nicht durch Scher- oder Beißschneiden erzeugt wird. Wie schon gesagt, kann durch die erfindungsgemäße Anordnung der Gesamtdruck auf die Gegendruckwalze während des Schnittes erheblich gemindert werden, so dass diese mit kleinerem Durchmesser und entsprechend weniger technischem Aufwand gebaut werden kann.
Dabei vereint die Erfindung ferner folgende Vorteile: Auf eine windschiefe Anordnung des Querschneidemessers auf der Querschneidewalze kann verzichtet werden, so dass das Querschneidemesser günstiger herstellbar ist als solche Querschneidemesser, die windschief auf der Querschneidewalze angeordnet sind. Zugleich kann eine vergleichsweise recht schwach dimensionierte Gegendruckwalze verwendet werden, die messerlos ist, also über keine Gegendruckkanten oder -messer verfügt, und damit auch günstig herstellbar ist.
Der Gegenstand wird über eine „effektive Schnittlänge” geschnitten, welche über die axiale Ausdehnung desjenigen Bereichs der Walzen definiert wird, in dem das Querschneidemesser schneidend auf der Gegendruckwalze abwälzen kann. In der Regel wird die effektive Schnittlänge durch die Länge des kürzeren Bauteils aus Querschneidemesser und Gegendruckwalze bestimmt.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter dem Begriff „Drehachse” einer Walze eine Gerade durch die beiden Lagerachsen der Walze verstanden. Die Drehachse ist somit eine theoretische Konstruktionslinie, die sich im Gegensatz zur Mittelachse der Walze nicht biegt. Bei Betrachtung der beiden Drehachsen entlang des Gemeinlots weisen beide Drehachsen vorzugsweise einen Winkelversatz zwischen 0,2° und 10° auf. Unter dem Gemeinlot ist dabei eine fiktive Gerade gemeint, die senkrecht auf den Drehachsen beider Walzen steht. Das Gemeinlot schneidet beide Drehachsen insbesondere jeweils in etwa in der Mitte der effektiven Schnittlänge. Die Verwendung der Bezeichnung Drehachse bedingt nicht zwangsläufig, dass sich die Gegendruckwalze auch drehen muss. Die Erfindung funktioniert auch – wenn auch nicht so gut – mit feststehender Gegendruckfläche. Dabei ist es erfindungsgemäß beabsichtigt, dass die Gegendruckfläche insbesondere der Gegendruckwalze dem Druck des Querschneidemessers nachgibt.
Die Gegendruckwalze kann so dimensioniert sein, dass trotz der Verspannung gegenüber der Querschneidewalze auch im Bereich des Gemeinlots ein Schneiddruck erzeugt wird, der nicht wesentlich über dem Schneiddruck in den axial außenliegenden Bereichen der effektiven Schnittlänge liegt, obwohl die beiden Walzen dort näher aneinander angeordnet sind als weiter außen. Wenn der Druck auf die Gegendruckwalze derart homogen ist, führt das zu einer besseren Schnittcharakteristik.
Vorzugsweise weist die Gegendruckwalze eine geringere Biegesteifigkeit auf als die Querschneidewalze, insbesondere maximal die 0,25-fache, insbesondere maximal die 0,1-fache Biegesteifigkeit. Dadurch wird erreicht, dass die Gegendruckwalze gegenüber der Querschneidewalze eine doch deutlich erhöhte Flexibilität aufweist und sich an die Querschneidewalze anschmiegen kann. Eine solche Anschmiegfähigkeit ist erforderlich, damit die Gegendruckwalze auch in axial außenliegenden Bereichen der effektiven Schnittlänge dem Querschneidemesser in Anlage kommen kann. Die geringere Biegesteifigkeit wird vorteilhafterweise vor allem dadurch erreicht, dass die Gegendruckwalze einen geringeren Durchmesser aufweist als die Querschneidewalze, insbesondere maximal einen 0,5-fachen, insbesondere maximal einen 0,2-fachen Durchmesser. Auch dies bringt den Vorteil, dass die Gegendruckwalze schwächer als eine steife Gegendruckwalze dimensioniert werden kann und damit günstiger in der Herstellung ist. Ein besonderer Vorteil ist der geringere notwendige Bauraum. So können beispielsweise die vor- und nachgelagerten Bänder sehr nahe an das Schneidsystem heranreichen.
Durch ein definiertes Einsetzen einer von Unten stützenden Abstützanordnung kann der Schneiddruck auf die Gegendruckwalze gezielt beeinflusst und damit eingestellt werden. Vorzugsweise wird die Gegendruckwalze über deren axialen Erstreckung durch eine Mehrzahl von Abstützanordnungen abgestützt, die jeweils ein Widerlager für die Gegendruckwalze auf derjenigen Seite der Gegendruckwalze, die der Querschneidewalze abgewandt ist, bilden. Durch solche Abstützanordnungen können die Belastungen auf die Lager der Gegendruckwalze, die durch den Schneidvorgang erzeugt werden, noch einmal reduziert werden. Die Abstützanordnungen können Kraftübertragungsmittel, beispielsweise Federmittel, umfassen, welche in eine Richtung wirken, die quer zur Drehachse der Gegendruckwalze ausgerichtet ist. Konkret können die Abstützanordnungen insbesondere eine oder mehrere Abstützrollen aufweisen, die mit der Gegendruckwalze in einem Abschnitt der effektiven Schnittlänge gemeinsam wälzen können. Durch die Mehrzahl der von definiert eingesetzten Abstützanordnungen kann unterschiedlichen Bereichen der effektiven Schnittlänge der Schneiddruck gezielt eingestellt werden.
Vorzugsweise weisen die Abstützanordnungen jeweils Einstellmittel zum Einstellen einer Abstützkraft auf, die die jeweilige Abstützanordnung auf die Gegendruckwalze aufbringt. Durch Möglichkeit, die Abstützkraft gezielt einzustellen, ergeben sich weitere Vorteile. So könnte die Gegendruckwalze theoretisch derart weich dimensioniert werden, dass sie in einem zentralen Bereich der effektiven Schnittlänge ohne die Abstützanordnung frei durchhängt. Allein anhand der einen oder mehreren Abstützanordnungen kann dann exakt der jeweils örtlich erforderliche Schneiddruck eingestellt werden. Es ist jedoch von Vorteil, wenn die Gegenwelle eine Steifigkeit aufweist, die zu einem Schneiddruck führt, mit dem die Folie im Normalfall geschnitten werden kann. Die Abstützungen dienen dann dazu, diesen Schneiddruck bei Bedarf, beispielsweise bei dickerer Folie oder zunehmendem Verschleiß weiter zu erhöhen.
Wegen der deutlichen Verminderung des Schneiddruckes bietet die Erfindung die Möglichkeit, problemlos Querschneidevorrichtungen mit einer effektiven Schneidlänge von mehr als 200 mm zu konzipieren. Es sind sogar Schneidlängen in der Größenordnung der Walzenlängen von 600 mm möglich. Dabei weist die Gegendruckwalze insbesondere ein Wiederstandsmoment zwischen etwa 785 mm³ und etwa 6283 mm³ auf. Die Fördergeschwindigkeit der Querschneideschneidewalze entspricht weitgehend der Fördergeschwindigkeit des zu schneidenden Gegenstandes, insbesondere eines mit Lebensmittelband versehenen Folienstrangs.
Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Hierin zeigt
1 die schematische Anordnung einer Querschneidewalze und einer Gegendruckwalze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung

a) in Frontansicht
b) im Querschnitt gemäß der Schnittlinie B-B aus 1a) mit dem Querschneidemesser in Anlage mit der Gegendruckwalze,
c) im Querschnitt gemäß der Schnittlinie C-C aus 1a) mit dem Querschneidemesser in Anlage mit der Gegendruckwalze,
d) im Querschnitt gemäß der Schnittlinie D-D aus 1a) mit dem Querschneidemesser in Anlage mit der Gegendruckwalze,
e) in Draufsicht;

2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in perspektivischer Darstellung;
3 die Vorrichtung nach 2 in Draufsicht;
4 die Vorrichtung nach 2 in Seitenansicht,
5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Seitenansicht mit Abstützanordnungen

a) aus jeweils einer Rolle,
b) aus jeweils zwei Rollen;

6 mehrere schematische Darstellungen der Walzen zur Veranschaulichung der geometrischen Bedingungen.
Die 1 zeigt die schematische Anordnung der Querschneidewalze 1 und der Gegendruckwalze 3 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schneiden eines mit einem Lebensmittelband versehenden Folienstrangs 4 in einer Richtung quer zu einer Transportrichtung T des Folienstrangs 4, also eine Vorrichtung zum Querschneiden des Folienstrangs 4. Die Querschneidewalze 1 ist mit zumindest einem Querschneidemesser 2 versehen. Das Querschneidemesser 2 ist parallel zur Drehachse A₁ der Querschneidewalze 1 ausgerichtet. Im vorliegenden Beispiel weist die Querschneidewalze 1 exakt ein Querschneidemesser 2 auf; es ist aber auch möglich, dass die Querschneidewalze 1 zwei oder mehrere Querschneidemesser 2 aufweist, die dann in der Regel gleichmäßig umfangsverteilt auf der Querschneidewalze 1 angeordnet sind. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Gegendruckwalze 3, die deutlich kleiner dimensioniert ist als die Querschneidewalze 1 und sich deutlich durchbiegen kann, wie 1a zeigt. Die Querschneidewalze 3 weist eine Drehachse A₂ auf, die aber nicht die Mittellinie der Gegendruckwalze, sondern durch eine Gerade durch die Lagerachsen der schematisch dargestellten Lager 12 der Gegendruckwalze 3 definiert wird. In 1a erscheinen die Drehachsen A parallel zueinander. Aus 1e ist aber zu erkennen das die Drehachsen A₁, A₂ einen Winkelversatz α zueinander aufweisen. 1e stellt eine Draufsicht auf die Anordnung der beiden Walzen 1, 3 dar, wobei die Draufsicht parallel zum Gemeinlot 8 der windschief zueinander angeordneten Drehachsen A₁, A₂ erfolgt.
Die Durchbiegung der Gegendruckwalze 3 in 1a ist übertrieben dargestellt für den Fall, dass Belastungen auf die Gegendruckwalze 3 seitens des Querschneidemessers 2 wirken, die Querschneidewalze 1 also auf der Gegendruckwalze 3 abwälzt. In 1b bis 1d sind Schnittdarstellungen in unterschiedlichen Bereichen der effektiven Schnittlänge dargestellt, entlang den Schnittlinien B-B, C-C und D-D aus 1a. In 1b ist der Schnitt B-B dargestellt. Es ist ersichtlich, dass bezogen auf die Transportrichtung T der Schneidvorgang früher stattfindet als in den Bereichen der effektiven Schnittlänge entsprechend den Darstellungen der 1c und 1d, aufgrund der windschiefen Ausrichtungen der beiden Drehachsen zueinander. Dabei ist zu erkennen, dass die Gegendruckwalze 3 dann stets durch das Querschneidemesser 2 in eine Ausrichtung gedrückt wird, bei der die Gegendruckwalze 3 im Bereich des Schneidpunkts S dann den gleichen Abstand zur Querschneidewalze 1 aufweist. Der Schneidpunkt S ist derjenige Punkt der Oberfläche der Gegendruckwalze 3 in einer bestimmten axialen Position, der mit dem Querschneidemesser 2 zusammenwirken kann, an dem also momentan das Querschneidemesser 2 auf der Gegendruckwalze 3 abwälzt. Die Menge aller Schnittpunkte S ergibt über den axialen Verlauf der Gegendruckwalze 3 eine Schneidlinie SL, die in 1e zu erkennen ist. Bei parallel zur Querschneidewalze 1 ausgerichtetem Querschneidemesser 2 wird die Folie 4 nun zuerst im linken Bereich (1e) geschnitten, wobei der Schneidpunkt S dann entlang der Schneidlinie SL nach rechts wandert. Damit ein Schnitt exakt senkrecht zur Förderrichtung in dem Folienstrang erzeugt wird, ist die Querschneidewalze 1 sowie das Querschneidemesser 2 exakt senkrecht zur Förderrichtung T ausgerichtet. Die Umfangsgeschwindigkeit des Querschneidemessers entspricht der Fördergeschwindigkeit des Folienstrangs 4.
Dadurch, dass es der Gegendruckwalze 3 im Wesentlichen erlaubt wird, sich zu verbiegen, kann die Gegendruckwalze 3 entsprechend gering dimensioniert werden. Wohlgleich ist zu bemerken, dass aufgrund der Durchbiegung wiederum Spannungen erzeugt werden, die einen Anpressdruck zwischen Gegendruckwalze und Querschneidewalze aufrechterhalten. Die Gegendruckwalze ist dabei so dimensioniert, dass ein Schneiddruck, also der Anpressdruck des auf der Gegendruckwalze abwälzenden Querschneidemessers über die axiale Länge weitgehend konstant ist.
Die 2 bis 4 werden nachfolgend gemeinsam beschrieben. Es ist eine Querschneidereinrichtung detailliert dargestellt, wobei die Querschneidewalze vier Querschneidemesser 2 aufweist, die jeweils um 90° in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Auch hier sind die Drehachsen der Querschneidewalze A₁ und der Gegendruckwalze A₂ windschief zueinander angeordnet. 3 zeigt dabei die Ansicht von oben parallel zur Richtung des Gemeinlots 8, woraus die winklige Anordnung der Achsen zueinander ersichtlich ist.
In den 2 und 4 sind ferner Abstützanordnungen 6 zu erkennen, die in regelmäßigen Abständen entlang der axialen Länge der Gegendruckwalze 3 angeordnet sind und diese abstützen. Die Abstützanordnungen 6 umfassen im Wesentlichen zylindrische Stempel 9, die in etwa senkrecht gegenüber der Drehachse A₂ der Gegendruckwalze 3 ausgerichtet sind und in Anlage mit der Gegendruckwalze 3 sind. Die Stempel 9 stützen sich an einem Gehäuseteil 11 der Vorrichtung ab und können Kräfte, die von der Gegendruckwalze 3 auf die Abstützanordnung 6 aufgebracht werden, axial weiterleiten. An der Unterseite des Gehäuseteils 11 sind Einstellschrauben 9 vorgesehen, mit denen die Abstützkraft der Stempel 9 eingestellt werden kann.
In 5 sind alternative Ausgestaltungen der Abstützanordnung 6 gezeigt. Eine Abstützanordnung umfasst dabei jeweils eine Abstützrolle 7 (1a) oder mehrere Abstützrollen 7 (2), mittels denen jeweils eine Abstützkraft F auf die Gegendruckwalze 3 aufgebracht werden kann.
Anhand der 6 wird vereinfacht der geometrische Zusammenhang zwischen der windschiefen Ausrichtung und der Durchbiegung der Gegendruckwalze veranschaulicht. In 6a sind überlagert die Schnitte durch die Walzen 1, 3 entsprechend den 1b und 1c dargestellt. Links ist ein Schnitt 3' der Gegendruckwalze im Bereich des Lagers in der Position P' (6b) gezeigt. In der Mitte (Position P'' in 6b) ist Schnitt 3'' der durchgebogenen Gegendruckwalze im Bereich des Gemeinlots 8 gezeigt. Darüber ist ein fiktiver Schnitt 3''' der Gegendruckwalze im Bereich des Gemeinlots 8 gezeigt, für den fiktiven Fall, dass die Gegendruckwalze 3 sich nicht durchbiegt. In der Walzenmitte beläuft sich die Durchbiegung auf z.
Die Durchbiegung z wird vereinfacht durch die „Höhendifferenz” der Schneidpunkte zwischen dem Schnitt 3'' der durchgebogenen Gegendruckwalze und dem Schnitt 3' der nicht durchgebogenen Gegendruckwalze 3 dargestellt.
Der Versatz x in Förderbandrichtung der Gegendruckwalze 2 zwischen den Positionen P' und P'' kann geometrisch aus dem Winkelversatz α und der halben Walzenbreite B ermittelt werden (6b): tan(α) = x / B/2 bzw. x = 0,5B·tan(α)
Anhand des Versatzes x und des Schneidradius R des Querschneidemessers 2 lässt sich dann die erste Komponente der Durchbiegung z₁ errechnen (6a): R² = (R – z)² + x² bzw. z = –√R² – x² + R
Bei B = 0,5 m, R = 0,3 m, a = 10° ergibt sich ein axialer Versatz x von etwa 4 cm. Die Durchbiegung z liegt dann in etwa bei 3 mm.
Bezugszeichenliste

1: Querschneidewalze
2: Querschneidemesser
3: Gegendruckwalze
4: mit Käseband versehener Folienstrang
5: mit einer Käsescheibe versehenes Folienstück
6: Abstützanordnung
7: Abstützrollen
8: Gemeinlot
9: Stempel
10: Einstellschrauben
11: Gehäuseteil
12: Lager
T: Transportrichtung
F: Abstützkraft
S: Schneidpunkt
α: Winkelversatz
z: Durchbiegung
x: Versatz in Förderrichtung
D: Durchmesser
B: Walzenbreite
P: Position
A: Drehachse
R: Messerradius

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008061330 A1 [0002, 0003]
DE 1511272 A [0005]

Claims

Vorrichtung zum Querschneiden eines in Transportrichtung bewegten flachen Gegenstandes, insbesondere eines kontinuierlich zugeführten Produktbands, wie beispielsweise eines mit einem breiten Käseband belegten Folienstrangs (4), senkrecht zu einer Transportrichtung (T) des Gegenstands, umfassend: eine Querschneidewalze (1), die mit zumindest einem koaxial zur Querschneidewalze (1) angeordneten Querschneidemesser (2) versehen ist, und eine messerlose Gegendruckwalze (3), deren zylindrische Oberfläche während des Schneidvorgangs ein Widerlager für das Querschneidemesser (2) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (A₂) der Gegendruckwalze (3) windschief gegenüber der Drehachse (A₁) der Querschneidewalze (1) ausgerichtet ist, so dass während eines Schneidvorgangs ein axialer Schneidbereich (S), in dem das Querschneidemesser (2) mit der Gegendruckwalze (3) in schneidendem Kontakt ist, über die Oberfläche der Gegendruckwalze wandert, wobei die Gegendruckwalze dem Druck des Querschneidmessers teilweise nachgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (A₂) der Gegendruckwalze (3) gegenüber der Drehachse (A₁) der Querschneidewalze (1) bei Betrachtung entlang des Gemeinlots um einen Winkel (α) verdreht ist, der zwischen 0,2° und 10° beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Querschneidwalze (1) und der Gegendruckwalze (3) im Gemeinlot so eingestellt ist, dass beide Enden des Querschneidmessers (2) mit gleichem Schneiddruck auf der Gegendruckwalze (3) abwälzen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegendruckwalze (2) und/oder deren Lagerung derart beschaffen ist, dass sie dem erhöhten Schneiddruck an dem Punkt, der sich theoretisch aus dem abstandsmäßigen Überstand ergibt, zwischen den beiden Enden der Gegendruckwalze (2) derart nachgeben kann, dass der Schneiddruck an diesem Punkt nahezu dem Schneiddruck an den Enden entspricht.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegendruckwalze (3) eine geringere Biegesteifigkeit aufweist als die Querschneidewalze (1), insbesondere maximal die 0,25-fache, insbesondere maximal die 0,1-fache Biegesteifigkeit.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegendruckwalze (3) einen geringeren Durchmesser aufweist als die Querschneidewalze, insbesondere maximal einen 0,5-fachen, insbesondere maximal eine 0,2-fachen Durchmesser.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegendruckwalze (3) über deren axialen Erstreckung durch eine Mehrzahl von Abstützanordnungen (6) abgestützt ist, wobei die Abstützanordnungen (6) jeweils ein Widerlager für die Gegendruckwalze (3) auf der der Querschneidewalze (1) abgewandten Seite der Gegendruckwalze (3) bereitstellen.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützanordnungen (6) jeweils eine Abstützrolle (7) oder mehrere parallel zueinander angeordnete Abstützrollen (7) umfassen.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützanordnungen (6) jeweils Einstellmittel zum Einstellen einer Abstützkraft (F), die die jeweilige Abstützanordnung (6) auf die Gegendruckwalze (3) aufbringt, umfassen.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschneidewalze (1) und die Gegendruckwalze (3) jeweils eine Länge von zumindest 200 mm aufweisen.