用于横切沿着运动方向运动的材料幅的方法及其装置与流程

本发明涉及一种用于横切沿着运动方向运动的材料幅(特别是浆幅等)的方法，其中材料幅在被取向成大致垂直于运动方向的两个旋转轴线之间运动，其中协作的刀片随着旋转运动而围绕这些旋转轴线运动，从而当材料幅传递通过旋转轴线之间时大致垂直于运动方向地切割材料幅。

本发明还涉及一种用于横切沿着运动方向运动的材料幅的装置，所述装置具有至少两个协作的刀片，所述至少两个协作的刀片可以围绕被布置为大致垂直于运动方向的旋转轴线旋转，其中材料幅可以运动通过旋转轴线之间，以使得材料幅可以被刀片大致横向于运动方向地切割。

一开始提及类型的方法和装置已经从现有技术已知，例如，用于将连续地制造的材料(诸如浆)切割成相同长度的片材。这样的装置被称为双螺杆横切器，并且已经证明其制造高质量的切割边缘。另外，相比于第一切割边缘被固定在适当位置并且仅第二切割边缘运动的装置中的刀片，这样的装置中的刀片实现了更长的使用寿命。此外，产生更少的噪声和灰尘。

在这样的双螺杆横切器中，浆幅通常在反向地且同步地旋转的切割辊之间运动，以使得一旦布置在切割辊上的刀片已经到达接合位置，则连续运动的材料幅被横向于运动方向地切割，接合位置通常大致位于连接两个旋转轴线的线上，并且在接合位置，刀片彼此最小程度地间隔开。因此，在过程中被切除的材料幅的片材的长度一方面取决于材料幅在运动方向上的速度，而另一方面取决于切割辊的周向速度和布置在切割辊上的刀片或切割边缘的数量。

为了实现尽可能平滑的切口和高质量的经切割的材料，在反向旋转的切割辊中有利的是刀片在接合位置时的速度就方向和量值这二者而言大致对应于材料幅沿着运动方向的速度。因此，切割辊的速度基本上由材料幅沿着运动方向的速度预先确定，这是用对应装置切割的片材的长度为何通常基本上由切割辊的直径和布置在切割辊上的刀片的数量或距离限定的原因。

然而，当操作对应的系统(例如，用于浆制造的系统)时，不得不切割不同长度的片材。在给定材料幅沿着运动方向的恒定速度的情况下，这仅可以通过同时降低切割辊的旋转速度来实现，主要是因为刀片通常被固定地布置在切割辊上。

然而，以这种方式降低旋转速度的操作使刀片在接合位置时的速度小于供应的材料幅沿着运动方向的速度。发现了，在已经进行切割之后、或者在刀片已经运转通过接合位置之后，在运动方向上运动较快的材料幅被压在运动较慢的刀片中的一个上，其结果是接触力作用于材料幅和该刀片之间，使得材料幅由于该刀片的接触力而被使得沿着该刀片的旋转方向跟随至少短暂的时间，并且在切割辊的前方离开沿着材料幅的运动方向规定的理想路径。这可以导致材料幅引起堵塞，使得有必要中断生产过程(例如)以停止用于制造浆的系统。

这是本发明的来源。本发明的目的是说明一开始提及类型的方法，可以用该方法将运动的材料幅切割成不同大小的段，其中一方面实现高质量的切割边缘，而另一方面避免造成堵塞的风险。另外，将说明用于实施这样的方法的装置。

根据本发明、通过一开始提及类型的方法来实现该目的，其中在材料幅已经被切割之后，力被施加于材料幅的随同刀片一起运载的部分(特别是紧靠刀片的部分)，以便使材料幅从刀片的旋转运动脱离。

在本发明的架构内认识到，在假定系统的高可靠性的情况下，如果紧靠刀片或与切割辊一起运动的其他部分并且压在刀片或切割辊上的材料幅通过主动施加的力而与刀片脱离，则不同大小的片材可以被制造。因此，施加的力克服作用于材料幅和切割辊或刀片之间、并且使材料幅被至少部分地随同切割辊一起运载的接触力，所述施加的力通常至少部分地指向从切割辊(材料幅被与其脱离)的旋转轴线朝向材料幅的方向、或者具有相应取向的分量。

具体地，该接触力可以取决于刀片和材料幅之间的相对速度、材料幅的刚度以及装置的结构参数或尺寸，并且通常具有运动方向的方向上的一个分量以及垂直于运动方向的分量，垂直于运动方向的分量由材料幅和刀片之间的摩擦引起，并且导致在材料幅的分离或切割之后，材料幅被随同切割辊一起运载。因此，作用于材料幅上的接触力最通常被取向成逆着运动方向并且朝向切割辊，其中材料幅紧靠的刀片与所述切割辊接触。

因此，对于特定系统来说，容易从测试和/或模拟得到就量值和方向而言足以在给定特定装置的情况下克服随同运载材料幅的力的力，使得方法可以被容易地应用于各种装置。在已经根据本发明施加力来使材料幅与刀片脱离之后，因此在进行切割之后材料幅立即被再次释放，从而消除了引起堵塞的风险。

基本上可以以各种方式施加力。通过用弹簧施加力，产生了特别鲁棒的过程。

有利的是，在刀片切割材料幅之前，在刀片的每次旋转期间，弹簧通过两个刀片的相对运动而被拉紧。这消除了对于单独地供应用于施加力的能量的需要。另外，使弹簧通过刀片的相对运动拉紧的操作确保了在进行切割之前，弹簧被拉紧，而与切割辊在一角位置处的周向速度无关，并且确保了力在进行切割之后立即被施加。

可替换地或另外地，可以提供的是，力被气动地施加。例如，这可以用空气喷嘴、可填充的空气软管和/或通过空气压力致动的气缸来进行。

此外，可以提供的是，力被液动地施加。例如，可以提供施压件，该施压件可以沿着材料幅在被切割之后紧靠的表面(特别是刀片的后表面)来回移动，该施压件用液压缸致动。

在此，对应的设备(诸如空气喷嘴或液压缸)可以被布置为与切割辊共转、或者甚至被固定在装置中的适当位置。如果使用共转设备，则其通常被设置为使材料幅与切割辊脱离，所述设备与切割辊共转。

通过用与刀片连接以便与刀片共转的设备施加力来实现可容易实施的方法，其中材料幅的部分被与该刀片脱离。通常用被设计成与切割辊共转的设备(特别是用弹簧)来施加力，刀片与切割辊连接，材料幅在切割之后将与刀片脱离。通常，该刀片是前刀片，刀片在接合位置(其中刀片穿过材料幅进行切割)时沿着运动方向彼此间隔开，以便于防止刀片彼此接触，并且从而防止布置在刀片上的切割边缘变钝或损伤。

通常通过使刀片反向旋转来实施根据本发明的方法。刀片(其在接合位置时切割材料幅)在接合位置时在材料幅的运动方向上具有周向速度，以使得刀片和材料幅之间的相对速度在接合位置时尽可能地低。假定材料幅在侧视图中从左运动到右，因此，布置在材料幅上方的上切割辊具有逆时针的旋转方向，而布置在材料幅下方的下切割辊具有顺时针的旋转方向。

为了实现材料幅的高质量的切割边缘，当在生产较长的片材期间切割不同长度的片材时，有利的是，刀片的周向速度小于材料幅沿着运动方向的速度。在正常操作(其中在操作时间段的主要部分内操作对应的系统)期间，可以以与材料幅在运动方向上的速度大致对应的刀片在圆周方向上的速度来制作制造的片材，并且可以在特殊操作期间通过降低切割辊的旋转速度来制作较长的片材，而不增加引起堵塞的系统故障的风险。

根据本发明通过一开始提及类型的装置来实现其他目的，所述其他目的提供以下设备：可以用该设备向材料幅的随同刀片一起运载的部分(特别是紧靠刀片的部分)施加力，以便使随同刀片一起运动的材料幅与刀片脱离。在此，可以以任何方式施加力，以便使材料幅从随刀片的运动或者从切割辊(刀片布置在其上)的运动脱离。施加的力通常克服作用于材料幅和刀片的后表面之间的摩擦力。力通常至少部分地相对于刀片的旋转轴线径向地指向，并且背离该旋转轴线，其中材料幅被与所述刀片脱离。

优选地提供的是，设备具有弹簧，弹簧被以这样的方式布置，即，在刀片到达接合位置(其中刀片切割材料幅)之前，在装置按照意图进行操作的情况下，弹簧通过两个刀片的相对运动而被拉紧。弹簧通常以弹簧可以在径向方向上被拉紧的这样的方式与对应的刀片的切割辊连接。为了在刀片到达接合位置(其中刀片具有最小距离，并且切割材料幅)之前、在两个刀片的相对运动给定的情况下拉紧弹簧，弹簧在径向方向上优选地被定位在对应的第一切割辊上，或者以这样的方式与对应的前刀片(通常)连接，即，通常承载后刀片的第二切割辊的刀片在径向方向上向内按压弹簧，以使得其在刀片到达接合位置之前被拉紧。

有利的是，使刀片以这样的方式布置，即，刀片在接合位置时在运动方向上彼此间隔开，以使得一个刀片构成前刀片，而一个刀片构成后刀片。在此，运动方向上的距离也可以小于1mm。这容易造成具有高质量的切割边缘，同时防止刀片的切割边缘在接合期间彼此冲撞以及彼此损坏。

设备有利地被设计为向材料幅的随同前刀片一起运载的部分施加力。已经表明，相应布置的材料幅通常紧靠前刀片，并且随同前刀片一起运动，因为材料幅从后刀片的倾斜的后表面滑动到前刀片的后表面上。因此，有利的是，设备被设计为向材料幅的随同前刀片一起运载的部分施加力，以便使材料幅与前刀片脱离。

如果前刀片具有大致径向取向的后表面，则材料幅被特别可靠地与刀片脱离。在进行切割之后，材料幅然后通常紧靠前刀片的径向取向的后表面，并且可以用设备与前刀片可靠地脱离。因此，前刀片通常具有大致径向取向的后表面以及小于90°的切割角度以及因此倾斜的前表面。然而，后刀片具有前表面和后表面，所述前表面相对于对应的切割辊大致径向取向，所述后表面相对于前表面以同样小于90°的切割角度布置，以使得材料幅可以从后刀片的后表面滑动到前刀片的后表面。

为了实现特别简单的结构设计，有利的是，将设备布置在刀片的后表面上(特别是前刀片的后表面上)。如果设备被设计为施加至少部分作用于径向方向上的压缩力，则材料幅容易地沿径向方向背离前刀片的后表面运动或按压。

有利的是，使刀片以这样的方式布置，即，刀片在接合位置时在径向方向上彼此重叠。这确保了在整个材料幅上具有高质量切割边缘的可靠的切割。

有利的是，设备具有接触元件，接触元件在径向方向上经由弹簧与刀片连接，并且特别是由耐磨材料构成。然后，材料幅可以经由带有耐磨材料的弹簧从随旋转刀片的运动脱离。还可以通过刀片经由耐磨材料来拉紧弹簧，所述刀片与设备以共转的方式连接的刀片协作。耐磨材料有利地在弹簧没有被拉紧的状态下突出超过设备随其旋转的刀片。这确保了，当弹簧在接合点之后松弛时，材料幅与刀片完全脱离。例如，耐磨材料可以由由塑料制成的立方体构成，所述立方体在切割辊的旋转方向上被径向地布置在切割辊上的圈状弹簧上，直接位于刀片的后表面上，并且优选地在刀片所定位的切割辊的宽度范围内延伸。

可替换地或另外地，可以提供的是，设备具有以机电方式起作用的致动器。例如，可以提供电磁体以用于施加力，以便使材料幅与刀片脱离。在这种情况下，通常在刀片已经通过接合点之后使致动器致动，以便使材料幅与切割辊或刀片脱离。

设备还可以被设计用于气动致动。为此，例如，设备可以具有喷嘴，用喷嘴施加压缩空气以使材料幅从随同刀片一起的旋转或刀片的运动脱离。

设备还可以被设计用于液动致动。为此，例如，可以提供通过液压缸与刀片(材料幅将与其脱离)连接的接触元件，以使得用径向向外的力经由液压缸和接触元件来使材料幅与刀片脱离。

通过将设备设计为使得其可以通过离心力和/或重力被致动来实现装置的一个特别简单的实施方案。为此，设备可以具有可径向运动的元件，并且被布置在上切割辊上，上切割辊优选地具有前刀片，以使得作用于可径向运动的元件上的离心力和重力产生径向向外的或向下的力，用该力使紧靠刀片的材料幅向下与刀片脱离。在这种情况下，当刀片到达接合位置之前时，元件也有利地向内运动或者被第二刀片或后刀片拉紧。

可以基于下文描述的以下示例性实施方案探明附加的特征、优势和效果的实例。在此，所参照的附图示出：

图1至图3示出用于横切材料幅的方法的不同的过程状态；

图4至图6示出根据本发明的用于横切材料幅的方法的不同的过程状态；

图7至图15详细地示出根据本发明的各种装置。

图1至图3各自呈现了通过装置的一部分的截面的示意图，所述装置用于横切运动的材料幅，其中图1示出横切之前的时间点，图2示出接合位置(其中发生材料幅1的横切或分离)，并且图3示出切割之后的时间点。

显而易见，由刀片3、4的各自的一个前表面5和一个后表面6形成的两个协作的切割边缘被布置在两个协作的切割辊10、11上，两个协作的切割辊10、11围绕旋转轴线(未被描绘)反向旋转，并且在图2所示的接合位置时横向于材料幅1的运动方向2切割或分离材料幅1。大致平行的旋转轴线被布置在材料幅1的上方和下方或任一侧，并且在图上被取向成垂直于图平面，以使得通常由传送装置(比如传送机辊)驱动的材料幅1运动通过旋转轴线之间。

在此，切割辊10、11的刀片3、4被布置为偏移的，以使得图1至图3中的逆时针旋转的上旋转辊10的刀片3形成前刀片3，而顺时针旋转的下切割辊11的刀片4形成后刀片4。这防止了由各自的前表面5和后表面6形成的切割边缘由于在切割穿过材料幅1的过程中彼此接触而被损坏。

图1至图3中描绘的方法被用来横向于运动方向2(意味着垂直于图平面)切割柔韧的材料幅(例如，其可以被设计为浆幅)，其中刀片3、4围绕旋转轴线的周向速度大致对应于材料幅1沿着运动方向2的速度。

当制造不同长度的片材时，切割辊10、11的旋转速度通常被降低，以便切割较长的片材。因此，材料幅1在运动方向2上的速度高于刀片3、4在周向方向上的速度，这是材料幅1在进行横切之后为何在后刀片4的倾斜的后表面6上滑动到前刀片3的相对于上切割辊10径向取向的后表面6上、随后紧靠前刀片3的后表面6的原因。因为与刀片3、4的速度相比，材料幅1或驱动材料幅1的传送装置在到达切割辊10、11之前的速度更高，所以材料幅1在此被压在前刀片3的后表面6上，并且由于材料幅1和前刀片3之间所产生的接触力12而可以随同该前刀片3一起运动(如图3上所显而易见的)。因此，材料幅1可能变成弯曲的或曲面的，并且可能形成堵塞，使得有必要停止生产过程。如所描绘的，作用于材料幅1上的接触力12被取向成与运动方向2相反并且朝向上切割辊10。

为了防止材料幅1随同前刀片3运动或者为了使材料幅1与前刀片3脱离，本发明提供用于将材料幅1暴露于使材料幅1与前刀片3脱离的力的设备。

图4至图6呈现了根据本发明的装置的示意图，连同根据本发明的方法的各种状态。显而易见，设备在此被布置在前刀片3的后表面6上，并且包括在此示例性地由圈状弹簧7形成的弹簧，随着切割辊10、11旋转，弹簧通过刀片3、4的相对运动而被径向向内拉紧。在切割辊10、11已经到达图5中描绘的接合点之后，刀片3、4之间的距离再次增加，使得圈状弹簧7可以松弛。在此，经由与圈状弹簧7连接的接触元件8借助于圈状弹簧7，材料幅1被压离前刀片3的后表面6，并且因此可以在切割辊10、11之后继续沿着理想路径自由地运动，所述理想路径大致沿运动方向2延伸。接触元件8通常由耐磨材料(优选地耐磨塑料)构成，圈状弹簧7将所述接触元件8压到材料幅1上，并且后刀片4经由接触元件8来施加用于拉紧圈状弹簧7的力。因为根据本发明的装置也可以用于几米的宽浆幅中，所以几个圈状弹簧7自然可以被布置在装置的宽度范围内(即，垂直于图平面，并且平行于旋转轴线)，以便向被设计具有相应长度的接触元件8相应地施加弹簧负荷，以使得力可以被施加在整个宽度范围内以用于使材料幅1脱离。

因此，在切割之后，材料幅1横向于运动方向2通过后刀片4的后表面6滑动到前刀片3的大致径向取向的后表面6上，用设备将材料幅1径向向外按压，从而与前刀片3的后表面6脱离，其中后刀片4的后表面6相对于后刀片4的前表面5以小于90°的角度布置。

基本上可以以各种方式设计设备。图7呈现了根据本发明的装置的示例性实施方案，在该装置中，设备具有由弹性元件9形成的弹簧。随着切割辊10、11旋转，弹性元件9在此被后刀片4压缩直至接合点，并且在接合点之后被松弛，以便向紧靠前刀片3的后表面6的材料幅1施加径向力，并且使材料幅1与前刀片3脱离。

图8示出了本发明的另一实施方案，其中设备具有可以填充有空气的软管13。在本发明的该实施方案中，软管13填充有空气以使得空气形成弹簧，在到达接合位置之前，该弹簧通过两个刀片3、4之间的协作或者两个切割辊10、11之间的协作而被拉紧，并且在已经到达接合位置之后，该弹簧使材料幅1与前刀片3脱离。

图9示出了本发明的另一实施方案。根据该实施方案，设备具有液动元件14，液动元件14可以被设计为被主动地致动或者经由后刀片4而被拉紧，以便在到达接合位置时在径向方向上向材料幅1施加力，并且使材料幅1与前刀片3脱离。

图10示出了本发明的另一实施方案。根据该实施方案，可主动地致动的刀片保持器15被提供在前刀片3上。因此，在刀片保持器15致动时施加用于使材料幅1与前刀片3脱离的力，同时在接合位置之后将前刀片3缩回到上切割辊10的后部分之上，以使得材料幅1通过上切割辊10的后部分与前刀片3脱离。

图11示出了本发明的另一实施方案，在该实施方案中，设备具有弹性覆盖板16。弹性覆盖板16在到达接合位置之前通过两个切割辊10、11之间的协作而被拉紧或径向向内运动，并且在已经到达接合位置之后被松弛，以使得从承载前刀片3的上切割辊10来看，弹性覆盖板16向材料幅1施加径向向外的力，并且材料幅1被压离前刀片3的后表面6。

图12示出了本发明的另一实施方案，在该实施方案中，设备具有与压缩空气管线18连接的喷嘴17，在已经到达接合位置之后，可以通过压缩空气管线18向材料幅1施加压缩空气。因此，在以这样的方式设计的装置中，材料幅1通过压缩空气而被与前刀片3脱离。

图13示出了本发明的另一实施方案，在该实施方案中，设备包括元件19，元件19可以相对于承载前刀片3的上切割辊10径向运动，并且在接合位置之后通过离心力和重力而径向向外运动，以便将材料幅1压离前刀片3。

图14和图15示出了本发明的其他实施方案，在这些实施方案中，设备具有各自的安装在上切割辊10中的机械杠杆20，以使得其可以围绕杠杆轴线21旋转以用于经由接触元件8施加力。如在图14和图15的示例性实施方案中显而易见的，杠杆20在此可以具有不同的长度，以便向材料幅1施加向外的径向力，并且使材料幅1与刀片脱离。

虽然所描绘的示例性实施方案中的各个设备被布置在上切割辊10上，毋庸置疑的是其也可以被定位在下切割辊11上以便使材料幅1脱离。

根据本发明的方法使得可以将材料幅1横切为不同的长度(特别是在浆生产期间)，一方面造成有利地平滑的切口，而另一方面造成最低的堵塞风险以及低的噪音产生。用施加的力使材料幅1与刀片3脱离的操作可靠地防止了材料幅1的堵塞以及由此的整个系统的阻塞。因此，根据本发明的方法和装置也适合于在运动方向2上的速度超过100m/min的宽的材料幅1。这也使得可以容易地将双螺杆横切器用于不同的片材长度。