Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schneidvorrichtung zum Schneiden von Segmenten für Energiezellen von einer zugeführten Endlosbahn mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Energiezellen oder auch Energiespeicher im Sinne der Erfindung werden z.B. in Kraftfahrzeugen, sonstigen Landfahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen oder auch in stationären Anlagen wie z.B. Photovoltaikanlagen in Form von Batteriezellen oder Brennstoffzellen verwendet, bei denen sehr große Energiemengen über größere Zeiträume gespeichert werden müssen. Dazu weisen solche Energiezellen eine Struktur aus einer Vielzahl von zu einem Stapel gestapelten Segmenten auf. Diese Segmente sind jeweils aus sich abwechselnden Anodenblättern und Kathodenblättern, die durch ebenfalls als Segmente hergestellte Separatorblätter voneinander getrennt sind, gebildet. Die Segmente werden in dem Herstellungsprozess vorgeschnitten und dann zu den Stapeln in der vorbestimmten Reihenfolge aufeinandergelegt und durch Laminieren miteinander verbunden. Dabei werden die Anodenblätter und Kathodenblätter zuerst von einer Endlosbahn geschnitten und dann vereinzelt in Abständen auf jeweils eine Endlosbahn eines Separatormaterials aufgelegt. Diese anschließend gebildete „doppellagige“ Endlosbahn aus dem Separatormaterial mit den aufgelegten Anodenblättern oder Kathodenblättern wird dann in einem zweiten Schritt wieder mit einer Schneidvorrichtung in Segmente geschnitten, wobei die Segmente in diesem Fall doppellagig jeweils durch ein Separatorblatt mit einem darauf angeordneten Anodenblatt oder Kathodenblatt gebildet sind. Sofern dies fertigungstechnisch machbar oder erforderlich ist, können die Endlosbahnen des Separatormaterials mit den aufgelegten Anodenblättern und Kathodenblättern auch vor dem Schneiden aufeinandergelegt werden, so dass eine Endlosbahn mit einer ersten endlosen Schicht des Separatormaterials mit darauf aufgelegten Anodenblättern oder Kathodenblättern und einer zweiten endlosen Schicht des Separatormaterials mit wiederum darauf aufgelegten Anodenblättern oder Kathodenblättern gebildet wird. Diese „vierlagige“ Endlosbahn wird dann mittels einer Schneidvorrichtung in Segmente geschnitten, welche in diesem Fall vierlagig mit einem ersten Separatorblatt, einem Anodenblatt, einem zweiten Separatorblatt und einem darauf anliegenden Kathodenblatt gebildet sind. Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, dass ein Schnitt gespart werden kann. Ferner kann auf die vorgefertigte „doppellagige Endlosbahn mit der Endlosbahn des Separatormaterials und den aufliegenden Elektroden auch eine weitere Endlosbahn eines Separatormaterials aufgelegt werden, so dass eine „dreilagige“ Endlosbahn gebildet wird, von der dann entsprechend dreilagige Segmente geschnitten werden. Segmente im Sinne dieser Erfindung sind demnach einlagige Segmente eines Separatormaterial, Anodenmaterials oder Kathodenma- terials, doppellagige, dreilagige oder auch vierlagige Segmente des oben beschriebenen Aufbaus.

Die Herstellung von Batteriezellen beispielsweise für Elektromobilität erfolgt heute auf Produktionsanlagen mit einer Leistung von 100 bis 240 Monozellen pro Minute. Diese arbeiten in Teilbereichen oder durchgehend mit getakteten diskontinuierlichen Bewegungen, etwa Hin- und Her-Bewegungen, und sind damit hinsichtlich der Produktionsleistung limitiert. Ein Großteil der bekannten Maschinen arbeitet im Einzelblatt-Stapelverfahren (z.B. „Pick and Place“) mit dem Nachteil einer langsameren Verarbeitung. Das Laminieren von Zellformationen ist hier nicht möglich.

Ein weiterer bekannter Ansatz ist eine Maschine mit kontinuierlich laufenden Materialbahnen und getakteten Werkzeugen, wie beispielsweise Trennmesser, Werkzeuge zur Teilungsänderung.

Prinzipiell sind Maschinen mit getakteten Bewegungen leistungsmäßig begrenzt. Die mit Masse behafteten Teile, etwa Aufnahmen und Werkzeuge, müssen permanent beschleunigt und abgebremst werden. Die Prozesse bestimmen dabei die zeitlichen Abläufe, und es wird dabei viel Energie verbraucht. Die Masse der bewegten Teile lässt sich nicht beliebig reduzieren. Häufig müssen schneller bewegte Teile höhere Belastungen ertragen und werden deshalb sogar aufwändiger und schwerer.

Um die Produktionskosten der Batterieherstellung zu senken, muss sich unter anderem die Produktionsleistung der Maschinen erhöhen. Eine Bedingung für die hohe Produktionsleistung ist dabei eine hohe Fertigungsrate der Stapel der Energiezellen, welche aus mehreren aufeinander gestapelten Segmenten der eingangs beschriebenen Art gebildet sind.

Zur Erzielung von sehr hohen Fertigungsraten ist es dabei wünschenswert, die Endlosbahnen aus dem Material der Segmente kontinuierlich zuzuführen und dann die Segmente von diesen kontinuierlich zugeführten Endlosbahnen mittels einer Schneidvorrichtung in dem laufenden Prozess abzuschneiden. Dies ist insbesondere bei den Anodenblättern und Kathodenblättern der Fall, welche geschnitten werden und anschließend in Abständen auf eine Endlosbahn eines Separatormaterials aufgelegt werden.

Eine solche Vorrichtungen zur Herstellung von Energiezellen mit einer Schneidvorrichtung ist zum Beispiel aus der DE 10 2017 216 213 A1 bekannt. Die Schneidvorrichtung ist hier in Form einer Laserschneidvorrichtung verwirklicht, welche einen auf den Umfang einer Trommel gerichteten Laser aufweist, der die Segmente von einer auf der Trommel geführten Endlosbahn schneidet. Nachteilig bei dieser Schneideinrichtung ist es, dass der Schneidvorgang eine sehr genaue Ansteuerung des Lasers erfordert. Sofern der Laserstrahl nicht direkt auf die zu schneidenden Endlosbahn gerichtet werden kann, wird dieser durch einen gegenüber der Endlosbahn feststehenden Scanner abgelenkt (Remote Laserschneiden). Der Scanner umfasst unter anderem Spiegel und zugeordnete Motoren, welche aufgrund ihrer begrenzten Dynamik dem Schnittvorgang in der Geschwindigkeit Grenzen setzen.

Aus der Druckschrift US 6,585,846 B1 ist ferner eine Vorrichtung bekannt, in welcher die Segmente mittels einer zu einer Drehbewegung angetriebene Schneidtrommel mit einem oder mehreren Schneidmessern und einer Gegentrommel mit einem oder mehreren Gegenmessern von einer Endlosbahn geschnitten werden. Die Schneidtrommel und die Gegentrommel werden in entgegengesetzte Drehrichtungen mit identischen Drehzahlen angetrieben, so dass sie in den einander gegenüberstehenden Abschnitten der Mantelflächen in Bezug zu der Bewegung der zugeführten Endlosbahn eine gleichgerichtete und identische Umfangsgeschwindigkeit aufweisen. Die Schneiden der Schneidmesser und der Gegenmesser sind parallel zu den Drehachsen der Schneidtrommel und der Gegentrommel und senkrecht zu den Umlaufbewegungen angeordnet und bewirken einen senkrechten Linienschnitt durch die zwischen der Schneidtrom- mel und der Gegentrommel hindurchlaufende Endlosbahn zum Schneiden der Segmente.

Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch, dass die Drehbewegungen der Schneidtrommel und der Gegentrommel sehr genau aufeinander abgestimmt sein müssen, und dass insbesondere Drehzahldifferenzen in jedem Fall vermieden werden müssen, da ein sauberer Schnitt durch die Endlosbahn ansonsten nicht erreicht werden kann. Ferner schneiden die Schneiden der Schneidmesser und der Gegenmesser hier mit ihrer gesamten Länge gleichzeitig durch die Endlosbahn, wozu entsprechend hohe Schnittkräfte erforderlich sind. Dadurch ist die zu realisierende Schnittbreite begrenzt, und es tritt ein erhöhter Verschleiß der Schneiden in Verbindung mit einer verschlechterten Schnittqualität auf.

Aus der Druckschrift WO 2019 / 092 585 A2 ist ferner eine Vorrichtung bekannt, welche zwei zu entgegengesetzt gerichteten Drehbewegungen angetriebene Schneidtrommeln mit jeweils einem Schneidmesser aufweist. Die Schneidtrommeln sind so angeordnet, dass sich die durch die Schneiden der Schneidmesser definierten Schnittkreise der Schneiden nicht überlappen, wobei der Abstand der Schnittkreise 1 bis 10 pm betragen soll. Die Antriebsdrehbewegungen der beiden Schneidtrommeln sind so aufeinander abgestimmt, dass die Schneidmesser mit ihren Schneiden gleichzeitig aber in einem vorgegebenen Abstand von 1 bis 10 pm zueinander durch die Endlosbahn schneiden. Die Schneiden der Schneidmesser sind auch hier parallel zu den Drehachsen der Schneidtrommeln und damit auch parallel zueinander ausgerichtet, so dass die Schneiden jeweils in einem Linienschnitt über die gesamte Breite durch die Endlosbahn schneiden. Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass auch hier die Drehbewegungen der Schneidtrommeln sehr genau aufeinander abgestimmt sein müssen, damit die beiden Schneiden zur Erzielung eines sauberen Schnittes in einer definierten Ausrichtung zueinander durch die Endlosbahn schneiden. Neben den oben beschriebenen Nachteilen der hohen Schnittkräfte, der begrenzten Schnittbreite, des erhöhten Verschleißes und der verschlechterten Schnittqualität setzt diese Vorrichtung zusätzlich eine sehr genaue Positionierung der Schneidtrommeln und der daran umlaufenden Schneiden zu der Gegentrommel voraus, damit der geforderte Abstand nicht unterschritten wird, da die Schneiden ansonsten kollidieren können. Ferner darf der Abstand der Schnittkreise der Schneiden der Schneidtrommel und der Gegentrommel auch nicht größer als der vorgegebene Abstand von 1 bis 10 pm sein, da ansonsten kein sauberer Schnitt erreicht wird, da die Schneiden jeweils gegeneinander das für den Schnitt erforderliche Widerlager bilden.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schneidvorrichtung bereitzustellen, welche ein sauberes, prozesssicheres Schneiden von Segmenten für Energiezellen von einer Endlosbahn bei einer gleichzeitig hohen Transportgeschwindigkeit der zugeführten Endlosbahn ermöglicht.

Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Schneide des Schneidmessers während der Drehbewegung der Schneidrotationseinrichtung, insbesondere der Schneidtrommel während des Schneidens der Endlosbahn in dem punktförmigen Kontakt an der Schneide des Gegenmessers abgleitet, und die erste Antriebseinrichtung zumindest während des Abgleitens der Schneide des Schneidmessers an der Schneide des Gegenmessers dreh- momentgeregelt ist.

Das von der ersten Antriebseinrichtung auf die Schneidrotationseinrichtung, insbesondere auf die Schneidtrommel ausgeübte Drehmoment ist ursächlich für die von dem Schneidmesser auf das Gegenmesser ausgeübte Schneidenandruckkraft. Damit wird durch die vorgeschlagene Drehmomentregelung der ersten Antriebseinrichtung eine Regelung der Schneidenandruckkraft gemäß eines vorbestimmten Verlaufs oder eines vorbestimmten Wertes während des Schneidvorganges ermöglicht. Die Schneidenandruckkraft ergibt sich dabei unmittelbar aus dem Antriebsmoment der ersten Antriebseinrichtung unter Berücksichtigung der Gesetze der Mechanik und kann dadurch aus diesem herausgerechnet werden.

Dabei kann das Antriebsmoment der ersten Antriebseinrichtung bevorzugt in Abhängigkeit von der Position des Schneidmessers zu dem Gegenmesser gesteuert oder geregelt werden oder steuerbarbar oder regelbar sein, wodurch z.B. eine individuelle Kontur der Schneide des Schneidmessers oder des Gegenmessers z.B. zur Verwirklichung eines optimierten Schnittvorganges oder auch zur Kompensation einer verschleißbedingten Änderung der Kontur der Schneide(n) berücksichtigt werden. Ferner ist die Position des Schneidmessers zu dem Gegenmesser ein eindeutiges Kriterium anhand dessen der Schneidvorgang von den Zwischenstellungen des Schneidmessers und des Gegenmessers unterschieden werden kann, in denen sie nicht aneinander anliegen. Die Position des Schneidmessers zu dem Gegenmesser ist dabei abhängig von der Drehwinkelstellung der Schneidrotationseinrichtung zu der Drehwinkelstellung des Gegenmessers, welche wiederum von der Drehwinkelgeschwindigkeit der Schneidrotationseinrichtung in Bezug zu dem Gegenmesser abhängig ist. Die Regelung oder Steuerung des An- triebsmomentes der ersten Antriebseinrichtung wird in diesem Fall zu einer Veränderung der Drehwinkelgeschwindigkeit der Schneidrotationseinrichtung zwischen den Schnittvorgängen genutzt, wodurch wiederum die Position und Lage des jeweiligen Schneidmesser zu dem Gegenmesser des nachfolgenden Schnittvorganges gesteuert oder geregelt wird. Hierzu kann die Drehwinkelstellung der Schneidrotationseinrichtung mittels eines Drehwinkelsensor detektiert werden, wodurch die Steuerung zu einer Regelung der Position der Schneidmesser zur Einhaltung einer vorbestimmten Position des Schneidmessers zu dem Gegenmesser erweitert werden kann.

Dabei wird weiter vorgeschlagen, dass die Lage des Schneidmessers mittels der ersten Antriebseinrichtung in Abhängigkeit von einer Lage eines vorgegebenen ersten Kontaktpunktes des Gegenmessers gesteuert wird oder steuerbar ist. Der vorgegebene erste Kontaktpunkt wird vor der Inbetriebnahme der Schneidvorrichtung individuell eingemessen und muss bei dem Betrieb der Schneidvorrichtung bei jedem Schneidvorgang an dem jeweiligen Gegenmesser zur Verwirklichung eines sauberen Schnittes genau getroffen werden, indem das Schneidmesser in seiner Lage so geregelt wird, dass es zu Beginn des Schneidvorganges mit seiner Schneide genau in dem vorgegebenen ersten Kontaktpunkt zur Anlage an der Schneide des Gegenmessers gelangt. Hierzu ist die über die erste Antriebseinrichtung ermöglichte Lageregelung der Schneidmesser oder auch der gesamten Schneidrotationseinrichtung insbesondere der Schneidtrommel vorgesehen, welche die Schneidmesser in der Phase der Drehbewegung vor jedem Schnittvorgang in die vorbestimmte Ausrichtung und/oder Drehwinkelstellung verfährt, so dass sie in dem vorbestimmten ersten Kontaktpunkt zu einer punktförmigen Anlage der Schneide des Gegenmessers gelangen. Die Regelung oder Steuerung des Antriebsmomentes der Schneidrotationseinrichtung entspricht in dieser Phase einer Lageregelung oder Steuerung der Schneidrotationseinrichtung und der Schneidmesser durch eine Veränderung des Drehwinkels.

Weiter wird vorgeschlagen, dass das Antriebsmoment der ersten Antriebseinrichtung derart geregelt oder gesteuert wird oder regelbar oder steuerbar ist, dass ein Maximalwert einer Überdrückung des Schneidmessers zu dem Gegenmesser während des Schneidens nicht überschritten wird. Die Überdrückung der Schneiden ist einerseits bei der Ausübung der Schneidenandruckkraft bis zu einem gewissen Maß nicht zu vermeiden und zur Sicherstellung einer permanenten Anlage der Schneiden zur Verwirklichung eines sauberen Schnittes sogar wünschenswert. Wird die Überdrückung jedoch zu hoch, stellt sie die maßgebliche Ursache für eine Beschädigung der Schneiden bis hin zu einem Bruch des Schneidmessers und des Gegenmessers dar. Damit kann durch die vorgeschlagene Regelung einerseits ein sauberer Schnitt verwirklicht werden, indem die Schneide des Schneidmessers während des Schnittvorganges immer mit einer bestimmten Überdrückung an der jeweiligen Schneide des Gegenmessers anliegt, andererseits kann gleichzeitig die Schadenswahrscheinlichkeit der Schneiden reduziert werden, indem die Bewegung der Schneide des Schneidmessers so geregelt wird, dass die Überdrückung auf einen Maximalwert begrenzt ist. Dabei kann die Überdrückung einerseits über einen Sensor an dem Schneidmesser ermittelt werden, welcher ein die Verformung des Schneidmessers repräsentierendes Signal erzeugt. Alternativ kann die Überdrückung auch indirekt aus dem wirkenden Antriebsmoment der ersten Antriebseinrichtung unter Berücksichtigung der Federsteifigkeiten des Schneidmessers, des Gegenmessers und der weiteren Teile in dem Kraftübertragungsweg ermittelt werden. Ferner wird vorgeschlagen, dass das Antriebsmoment der ersten Antriebseinrichtung in Abhängigkeit einer vorgegebenen von den Schneidmessern auf die Gegenmesser auszuübenden Schneidenandruckkraft geregelt ist. Dabei kann die vorgegebene Schneidenandruckkraft bevorzugt konstant und/oder an die zu schneidende Endlosbahn angepasst sein. Dabei kann die vorbestimmte Schneidenandruckkraft bevorzugt voreingestellt und in Abhängigkeit von dem Materialeigenschaften der zu schneidenden Segmente unterschiedlich hoch gewählt werden. Die Schneidenandruckkraft ergibt sich dabei aus dem Antriebsmoment der ersten Antriebseinrichtung und kann direkt durch einen entsprechenden Drucksensor ermittelt werden oder aus dem Antriebsmoment der ersten Antriebseinrichtung indirekt ermittelt werden, indem sie aus diesem errechnet wird. Dabei kann die Schneideandruckkraft geregelt oder gesteuert werden, indem das Antriebsmoment erhöht oder verringert wird, wobei sich zusätzlich die Drehwinkelstellung des Schneidmessers zu dem Gegenmesser verändern kann.

Dabei kann die Schneidenandruckkraft bevorzugt zwischen 5 und 100 N betragen. Sofern z.B. Separatorblätter von einer dünnen Endlosbahn mit einer Dicke von 10 bis 20 pm eines zähen Separatormaterials geschnitten werden sollen, reicht eine Schneidenandruckkraft von 10 bis 20 N aus. Sofern Segmente in Form von dickeren Anodenblättern oder Kathodenblättern von einer Endlosbahn geschnitten werden sollen, reicht eine Schneidenandruckkraft von 20 bis 40 N aus. Sofern vierlagige Monozellen oder Vorprodukte aus zwei Separatorblättern mit einer dazwischen angeordneten Elektrode mit einer entsprechend höheren Dicke und Steifigkeit geschnitten werden sollen, kann eine Schneidenandruckkraft von 30 bis zu 100 N eingestellt werden. Weiter wird vorgeschlagen, dass wenigstens zwei Gegenmesser vorgesehen sind, und das Antriebsmoment der ersten Antriebseinrichtung gegenmesserindividuell in Abhängigkeit von der Position des Schneidmessers zu dem nachfolgend daran in einem punktförmigen Kontakt zur Anlage gelangenden Gegenmesser und/oder in Abhängigkeit von dem vorgegebenen ersten Kontaktpunkt des nachfolgend daran in einem zur Anlage gelangenden Gegenmessers geregelt oder gesteuert wird oder regelbar oder steuerbar ist. Die Gegenmesser werden individuell in der Gegentrommel eingespannt und/oder durch einen individuellen Bearbeitungsvorgang hergestellt, so dass die Gegenmesser und ihre Schneiden eine bedingt durch nicht zu vermeidende fertigungstechnische Ungenauigkeiten individuell unterschiedliche Ausrichtung, Anordnung und/oder Formgebung aufweisen. Diese unterschiedliche Ausrichtung, Anordnung und/oder Formgebung kann nun durch eine gegenmesserindividuelle Regelung der ersten Antriebseinrichtung bei dem Schneidvorgang soweit kompensiert werden, dass deren Einfluss auf die Qualität des Schnittvorganges reduziert ist. Ferner wird das Antriebsmoment der ersten Antriebseinrichtung und die Lage der Schneidmesser gegenmesserindividuell so gesteuert oder geregelt, dass das Schneidmesser immer genau in dem vorher gegenmesserindividuell ausgemessen ersten Kontaktpunkt des jeweiligen Gegenmessers zu Beginn des Schneidvorganges zur Anlage gelangt.

Weiter wird vorgeschlagen, dass eine Speichereinrichtung mit einem Datensatz vorgesehen ist, welcher einen in Bezug auf die Schneidbewegung des oder der Schneidmesser(s) zu dem oder den Ge- genmesser(n) individualisierten Verlauf des Antriebsmomentes und/oder die Lage der ersten Kontaktpunkte der Gegenmesser repräsentiert, und das Antriebsmoment der ersten Antriebseinrichtung nach dem Datensatz geregelt wird oder regelbar ist. Der Datensatz kann z.B. in einem Einmeßverfahren der Gegenmesser individuell für alle Gegenmesser einer Gegentrommel erstellt werden, wobei in dem Einmeßvorgang sowohl die ersten Kontaktpunkte als auch für jede Schneide optimierte Verläufe des Antriebsmomentes der ersten Antriebseinrichtung ermittelt und gespeichert werden, welche z.B. von der Geometrie und Ausrichtung der Schneiden der Gegenmesser abhängig sein können Dieser Datensatz mit den für die Gegenmesser individualisierten Antriebsmomenten und ersten Kontaktpunkte wird dann im Betrieb der Schneidvorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der ersten Antriebseinrichtung verwendet.

Weiter wird vorgeschlagen, dass eine Warneinrichtung vorgesehen ist, welche in Abhängigkeit von einem Überschreiten vorbestimmter Toleranzen der Ausrichtung des oder der Schneidmesser(s) zu dem oder den Gegenmesser(n) und/oder bei einer fehlerhaften Ausrichtung eines Gegenmesser(s) und/oder bei einem Überschreiten vorbestimmter Toleranzen der Form des oder der Schneidmesser(s) oder des oder der Gegenmesser (s) ein Warnsignal aussendet oder zur Anzeige bringt. Eine solche fehlerhafte Ausrichtung der Schneidmesser und/oder der Gegenmesser kann z.B. zu einer Kollision des Schneidmessers mit dem Gegenmesser und damit zu einem Bruch einer der beiden Messer führen. Ferner kann eine verschleißbedingte Abnutzung der Schneiden und eine dadurch bedingte Formänderung zu einem verschlechterten Schnitt der Segmente führen, welcher den vorgegebenen Qualitätsanforderungen nicht mehr entspricht. Beide Zustände werden durch ein Warnsignal der Bedienperson zur Wahrnehmung gebracht, so dass diese eine Prüfung der Schneidvorrichtung vornehmen kann. Hierzu kann die Schneidvorrichtung kurzzeitig angehalten werden, wobei die Bedienperson die Schneidmesser und die Gegenmesser dann auch ein- zeln oder insgesamt austauschen oder neu ausrichten kann.

Weiter wird vorgeschlagen, dass eine Schwenkeinrichtung oder Verschiebeeinrichtung vorgesehen ist, mit der die Schneidtrommel aus einer Schneidstellung in eine von dem oder den Gegenmesser(n) beabstandeten Passivstellung verschwenkbar oder verschiebbar ist. In der Passivstellung gelangt die Schneide des Schneidmessers nicht mehr in Kontakt mit der Schneide des Gegenmessers, der Schnittvorgang ist damit praktisch unterbrochen. Diese Passivstellung der Schneidtrommel kann z.B. zum Prüfen der Funktionsfähigkeit der Schneidtrommel und/oder der Gegentrommel genutzt werden, ohne dass dabei ein Schnittvorgang vollzogen wird und/oder die Schneiden aneinander zur Anlage gelangen. Ferner kann die Schwenkeinrichtung oder Verschiebeeinrichtung auch nach einer Aktivierung der Warneinrichtung von der Bedienperson oder auch automatisch aktiviert werden, so dass der Schnittvorgang der Schneidvorrichtung unterbrochen wird und die Wartungs- und/oder Inspektionsmaßnahmen durchgeführt werden können.

Weiter wird vorgeschlagen, dass ein Gegenrotationskörper, insbesondere eine Gegentrommel vorgesehen ist, und das oder die Gegenmesser durch eine oder mehrere an dem Gegenrotationskörper, insbesondere an der Gegentrommel angeordnete Schnittkanten gebildet ist oder sind. Die Schnittkanten können z.B. in die Mantelfläche der Gegentrommel eingearbeitet sein oder auch an gesonderten Einsatzteilen vorgesehen sein, welche in entsprechende Aufnahmen der Gegentrommel eingesetzt werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass eine zweite Antriebseinrichtung vorgesehen ist, welche den Gegenrotationskörper, insbesondere die Gegentrommel zu einer Drehbewegung um eine Drehachse antreibt, wobei die Drehachse des Gegenrotationskörpers, insbesondere der Gegentrommel parallel zu der Drehachse der Schneidrotationseinrichtung, insbesondere der Schneidtrommel ausgerichtet ist, und die Drehrichtung der Drehbewegung den Gegenrotationskörpers, insbesondere der Gegentrommel entgegengesetzt zu der Drehrichtung der Schneidrotationseinrichtung, insbesondere der Schneidtrommel ausgerichtet ist. Durch den vorgesehenen, zu einer Drehbewegung angetriebenen Gegenrotationskörper, insbesondere durch die Gegentrommel mit dem oder den daran angeordneten Gegen- messer(n) kann die Schneidvorrichtung in einen Trommellauf mit einer sehr hohen Schnittfrequenz und Produktionskapazität der Segmente integriert werden. Ferner können die zugeführten Endlosbahnen in einem Trommellauf transportiert, unmittelbar geschnitten und nach dem Schneiden in dem Trommellauf weitertransportiert und verarbeitet werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die erste und/oder zweite Antriebseinrichtung der Schneidrotationseinrichtung, insbesondere der Schneidtrommel und/oder des Gegenrotationskörpers, insbesondere der Gegentrommel durch einen Servomotor gebildet sind. Servomotoren haben den Vorteil einer sehr genauen und schnellen Regelbarkeit, wobei die Regelung der Antriebseinrichtungen in einem entsprechenden Steuerprogramm sehr einfach miteinander gekoppelt werden kann. Dabei werden die Servomotoren durch eine Steuerung des Wirkstromes gesteuert und dadurch das auf die Schneidrotationseinrichtung und/oder den Gegenrotationskörper ausgeübte Antriebsdrehmoment zur Verwirklichung der beschriebenen Steuerung und Regelung verändert.

Weiter wird vorgeschlagen, dass das Trägheitsmoment der Schneidrotationseinrichtung, insbesondere der Schneidtrommel, Vorzugs- weise um wenigstens den Faktor 100, kleiner als das Trägheitsmoment des Gegenrotationskörpers, insbesondere der Gegentrommel ist. Der Gegenrotationskörper, insbesondere die Gegentrommel dient dem Transport der Endlosbahn bis zum Schneiden der Segmente und dem Abtransport der Segmente nach dem Schneiden von der Endlosbahn. Zur Verwirklichung einer hohen Produktionskapazität ist sie mit einem vergleichsweisen großen Außendurchmesser bemessen und wird zu einer konstanten Drehzahl angetrieben. Die Schneidrotationseinrichtung, insbesondere die Schneidtrommel hingegen ist Träger des oder der Schneidmesser(s) und dient allein dem Schneiden der Segmente. Die Schneidrotationseinrichtung weist einen sehr viel geringeren Durchmesser als die Gegentrommel auf und wird zu einer erheblich höheren Drehzahl als der Gegenrotationskörper angetrieben. Damit das oder die daran angeordnete Schneidmesser möglichst schnell und präzise in die oben beschriebene vorbestimmte Position des ersten Kontaktpunktes und Ausrichtung zu dem oder den Gegenmessern in der vorbestimmten Überdrückung und unter Ausübung der vorbestimmten Schneidenandruckkraft auf das Gegenmesser verfahren werden kann, weist sie das entsprechend geringere Trägheitsmoment auf. Ferner kann hierdurch das erforderliche Antriebsdrehmoment der Schneidtrommel und damit die ausgeübte Schneidenandruckkraft sehr viel feiner geregelt und gesteuert werden.

Weiter wird ein Verfahren zur Steuerung einer Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, vorgeschlagen bei dem in einem Einmessverfahren ein Datensatz eines auf den Drehwinkel des Gegenrotationskörpers, insbesondere der Gegentrommel bezogener Verlauf des ersten Antriebsmomentes und/oder der oder des ersten Kontaktpunkte(s) des oder der Gegenmesser(s) erzeugt wird, und die erste Antriebseinrichtung nach dem in dem Einmessverfahren ermittelten Datensatz geregelt wird. In dem vorgeschlagenen Verfahren wird die Schneidvorrichtung in einem Einmessverfahren vor der Inbetriebnahme eingemessen, indem für eine vorbestimmte Druckkraft zwischen den Schneiden also für eine bestimmte Schneidenandruckkraft ein dafür erforderlicher Verlauf des Antriebsmomentes der ersten Antriebseinrichtung der Schneidrotationseinrichtung insbesondere der Schneidtrommel ermittelt wird und aus diesen Daten eine Datensatz erzeugt wird. Alternativ oder zusätzlich werden der für ein optimales Schneiden optimierte erste Kontaktpunkt oder bei mehreren Gegenmessern die ersten Kontaktpunkte gegenmesserindividuell ermittelt und aus diesen Daten ein Datensatz erzeugt. Im Betrieb der Schneidvorrichtung wird die erste Antriebseinrichtung dann nach diesen Datensätzen geregelt und/oder gesteuert, wodurch ein genemesserindividuell optimierter Schneidvorgang der Segmente ermöglicht wird.

Dabei können in dem Datensatz verschiedene Unterdatensätze vorgesehen sein, welche das Drehmoment und/oder den Drehmomentverlauf und/oder verschiedene Ausrichtungen und Anordnungen der der oder des Schneidmessers für verschiedene vorgegebene von dem oder den Schneidmesser(n) auf das oder die Gegenmesser auszuübende Druckkräfte und/oder vorgegebene Kontaktpunkte der verschiedene Gegenmesser definieren. Durch die vorgesehenen Unterdatensätze kann die Bedienperson verschiedene zu verwirklichende Schnittkräfte wie z.B 20N oder auch 50N auswählen, die erste Antriebseinrichtung wird dann anhand entsprechend der in den Unterdatensätzen dafür vorgesehenen Drehmomente zur Verwirklichung der Schnittkräfte geregelt. Ferner kann die Ausrichtung und Position der oder des Schneidmessers durch eine entsprechende Regelung der ersten Antriebseinrichtung so gesteuert werden, dass das oder die Schneidmesser immer in dem vorbestimmten Kontakt- punkt an dem jeweiligen Gegenmesser zu Beginn des Schnittvorganges zur Anlage gelangt. Dabei wird die Ausrichtung und Position des Schneidmessers zu dem Gegenmesser durch eine Lagerregelung oder des Schneidmessers oder Steuerung der Bewegung des Schneidmessers verändert, wobei die Lageregelung oder Steuerung durch die Regelung oder Steuerung der Drehgeschwindigkeit und des relativen Drehwinkels der Schneidrotationseinrichtung zu der Drehbewegung des Gegenrotationskörper verwirklicht ist.

Das vorgeschlagene Verfahren wird weiterentwickelt, indem die Schneidvorrichtung nach Anspruch 11 ausgebildet ist, und die Schwenkeinrichtung und/oder Verschiebeeinrichtung in Abhängigkeit von einem Signal von einem dem oder den Schneidmesser(n) und/oder dem oder den Gegenmesser(n) zugeordneten optischen Sensor oder Druckkraftsensor und/oder dem Überschreiten einer vorbestimmten Reaktionskraft zwischen dem Schneidmesser und dem Gegenmesser oder halbautomatisch durch die Auslösung eines Steuersignals durch die Bedienperson gesteuert wird.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schneidvorrichtung mit einer Schneidrotationseinrichtung in Form einer Schneidtrommel und einem Gegenrotationskörper in Form einer Gegentrommel; und

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Schneidvorrichtung mit dem Schneidmesser und dem Gegenmesser; und Fig. 3 die Schneiden der Schneidtrommel und der Gegentrommel mit einer Überdrückung in einer vergrößerten Darstellung; und

Fig. 4 eine Überdrückung der Schneiden über dem Drehwinkel der Gegentrommel; und

Fig. 5 eine Schneidtrommel mit einer Gegentrommel und federnd gelagerten Schneidmessern; und

Fig. 6 die Gegentrommel und Schneidtrommel in perspektivischer Ansicht; und

Fig. 7 die Gegentrommel und Schneidtrommel in perspektivischer Ansicht an einem Maschinengestell mit einer Schwenkeinrichtung der Schneidtrommel;

Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung des Schneidmessers der Schneidtrommel mit dem Gegenmesser der Gegentrommel in der Umfangsrichtung; und

Fig. 9 eine vergrößerte Darstellung des Schneidmessers der Schneidtrommel mit dem Gegenmesser der Gegentrommel senkrecht zu der Umfangsrichtung.

In den Figuren 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Schneidvorrichtung mit einer in Pfeilrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn angetriebenen Schneidrotationseinrichtung in Form einer Schneidtrommel 1 und einem Gegenrotationskörper in Form einer im Uhrzeigersinn in Pfeilrichtung angetriebenen Gegentrommel 2 zu erkennen. Die Schneidtrommel 1 und die Gegentrommel 2 sind so angeordnet, dass zwischen einer Mantelfläche 12 der Schneidtrommel 1 und einer Mantelfläche 14 der Gegentrommel 2 ein Zwischenraum 6 vorhanden ist, in welchen eine Endlosbahn 5 eines zu schneidenden Materials zugeführt wird. Die Endlosbahn 5 kann durch eine Bahn mit einem Kathoden- oder Anodenmaterial oder mit einem Separatormaterial für Energiezellen gebildet sein, wie dies in der Beschreibungseinleitung beschrieben ist. Ferner kann die Endlosbahn 5 auch durch eine mehrlagige Verbundbahn aus einem Separatormaterial und darauf aufgelegten Segmenten aus einem Anoden- oder Katho- denmaterial gebildet sein, wobei die Segmente des Anodenmaterials oder Kathodenmaterials in einem vorgelagerten Schritt durch eine identische Schneidvorrichtung von einer Endlosbahn geschnitten sein können

Die Endlosbahn 5 liegt an einer durch die Mantelfläche 14 der Gegentrommel 2 gebildeten Anlagefläche 19 an und wird durch die Drehbewegung der Gegentrommel 2 in den Zwischenraum 6 zugeführt. Dabei kann die Endlosbahn 5 allein durch eine Bahnspannung oder zusätzlich oder alternativ auch durch eine Unterdruckeinrichtung an der Gegentrommel 2 gehalten werden.

An der Schneidtrommel 1 ist ein radial über eine Grenzfläche oder Mantelfläche 12 vorstehendes Schneidmesser 3 mit einer Schneide 9 angeordnet, wobei in Bezug zu der Drehrichtung stromaufwärts zu dem Schneidmesser 3 eine Vertiefung 13 in der Mantelfläche 12 der Schneidtrommel 1 zur Bildung eines einseitigen Freiraumes an dem Schneidmesser 3 vorgesehen ist. Das Schneidmesser 3 weist aufgrund seiner radial vorstehenden Anordnung an seiner stromaufwärts angeordneten Seite eine freie Schneide 9 auf, deren Abstand zu dem Grundkörper der Schneidtrommel 1 durch die Vertiefung 13 noch vergrößert ist.

An der Gegentrommel 2 ist ein Gegenmesser 4 vorgesehen, welches so angeordnet ist, dass seine radiale Außenfläche auf einem identischen oder nahezu identischen Radius angeordnet ist wie die Mantelfläche 14 bzw. die Anlagefläche 19. Das Gegenmesser 4 bildet damit mit der Mantelfläche 14 und der Anlagefläche 19 eine kontinuierliche, stufenlose Außenfläche, an der die Endlosbahn 5 radial außen anliegt. Ferner ist in Bezug zu der Drehrichtung der Gegentrommel 2 stromabwärts zu dem Gegenmesser 4 eine Vertiefung 10 in der Anlagefläche 19 vorgesehen, so dass das Gegenmesser 4 an seiner stromabwärts angeordneten Seite eine freie Schneide 8 aufweist. Das Gegenmesser 4 kann als gesondertes von der Gegentrommel 2 unabhängiges Teil ausgebildet sein, so dass es nach einem Verschleiß oder Bruch ausgetauscht werden kann. Das Gegenmesser 4 kann aber ebenso einstückig mit der Gegentrommel 2 ausgebildet sein, indem die Gegentrommel 2 an ihrer Mantelfläche 14 zu der Schneide 8 geformt ist. Dabei kann die Schneide 8 auch Teil eines Einsatzteils der Gegentrommel 2 sein, welches bereits die Vertiefung 10 aufweist und daneben zusätzliche Funktionen erfüllen kann. Anders ausgedrückt kann das Gegenmesser 4 neben der Ausbildung der Schneide 8 auch eine zusätzliche Formgebung zur Erfüllung zusätzlicher Funktionen aufweisen.

Als Schneidtrommel 1 und/oder Gegentrommel 2 sollen alle Körper verstanden werden, welche zu einer Drehbewegung angetrieben werden, und an denen entsprechende Schneidmesser 3 und Gegenmesser 4 in Umfangsrichtung fixiert sind, um die entsprechende Schneidenandruckkraft während der Abscherbewegung der Endlosbahn 5 aufzubringen. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind an der Schneidtrommel 1 und an der Gegentrommel 2 jeweils ein Schneidmesser 3 und ein Gegenmesser 4 dargestellt, wodurch aber nicht ausgeschlossen ist, dass an der Schneidtrommel 1 und an der Gegentrommel 2 auch mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Schneidmesser 3 und Gegenmesser 4 vorgesehen sind. Im Gegenteil kann es sogar sinnvoll sein, mehrere über die Umfänge der Schneidtrommel 1 und der Gegentrommel 2 gleichmäßig verteilt angeordnete Schneidmesser 3 und Gegenmesser 4 vorzusehen, wenn dadurch zum Schneiden von Segmenten 7 mit einer vorbestimmten Länge günstigere Schneidverhältnisse erreicht werden können oder die Schneidfrequenz bei gleicher Drehzahl erhöht werden soll. Sofern z.B. Segmente 7 einer Länge von 100 mm geschnitten werden sollen, sind die Gegenmesser 4 dann so angeordnet, dass sie die Mantelfläche 14 der Gegentrommel 2 in Umfangsabschnitte mit einer Kreisbogenlänge von jeweils 100 mm unterteilen. Dabei ist die Anzahl der Gegenmesser 4 auf die Transportgeschwindigkeit der zugeführten Endlosbahn 5 und die Drehzahl der Gegentrommel 2 abgestimmt.

Die Schneidtrommel 1 und die Gegentrommel 2 werden zu entgegengesetzt ausgerichteten Drehbewegungen angetrieben, so dass sie mit ihren Mantelflächen 12 und 14 beim Passieren des Zwischenraumes 6 eine gleichgerichtete Bewegung ausführen, welche der Transportrichtung der zugeführten Endlosbahn 5 auf der Gegentrommel 2 entspricht. Die Schneidtrommel 1 und die Gegentrommel 2 werden dabei jeweils zu Drehbewegungen mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten angetrieben, so dass das Schneidmesser 3 und das Gegenmesser 4 beim Passieren des Zwischenraumes 6 eine Relativbewegung zueinander ausführen. Dies wird bevorzugt dadurch erreicht, indem die Schneidtrommel 1 und die Gegentrom- mel 2 mit identischen oder unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben werden, und die Schneidkreise der umlaufenden Schneiden 8 und 9 unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Dabei weist die Schneidtrommel 1 mit den Schneiden 9 der Schneidmesser 3 einen größeren Schneiddurchmesser auf als die Schneiden 8 der Gegenmesser 4 der Gegentrommel 2, so dass die Umfangsgeschwindigkeit der Schneiden 9 der Schneidmesser 3 größer ist als die Umfangsgeschwindigkeit der Schneiden 8 der Gegenmesser 4. Aufgrund der identischen oder unterschiedlichen Drehzahlen und der unterschiedlichen Durchmesser der Schnittkreise, treffen die Schneiden 8 und 9 bei einer entsprechend synchronisierten Bewegung in jedem Umlauf einmal aufeinander und führen dabei die anschließend noch näher beschriebene Schneidbewegung der Endlosbahn 5 aus. Ferner kann die Schneidtrommel 1 aber auch einen erheblich kleineren Durchmesser aufweisen, und das oder die Schneidmesser können einen erheblich kleineren Schneidkreisdurchmesser als die Gegentrommel 2 und die Gegenmesser 4 aufweisen. In diesem Fall sind an der Gegentrommel 2 eine Vielzahl von Gegenmessern 4 vorgesehen, und die Schneidtrommel 1 wird zu einer erheblich höheren Drehzahl als die Gegentrommel 2 angetrieben.

Das Schneidmesser 3 ist so an der Schneidtrommel 1 angeordnet, dass die Schneide 8 des Gegenmessers 4 beim Durchlaufen des Zwischenraumes 6 in einem punktförmigen Kontakt S an der Schneide 9 des Schneidmessers 3 zur Anlage gelangt. Dazu ist die Schneide 9 des Schneidmessers 3 der Schneidtrommel 1 in einem ersten Winkel a von ungleich null Grad, bevorzugt in einem Winkel a von 0 bis 20 Grad in Bezug zu der Schneide 8 des Gegenmessers 4 in einer durch den punktförmigen Kontakt S tangential zu der Bewegung der Schneide 8 verlaufenden Schnittebene I ausgerichtet, wie auch in der Figur 2 und den Figuren 9 zu erkennen ist. Da die Schneiden 8 und 9 aufgrund der federnden Eigenschaften des Schneidmessers 3 und/oder des Gegenmessers 4 zumindest geringfügig nachgeben, liegen die Schneiden 8 und 9 nicht in einem mathematischen punktförmigen Kontakt S aneinander an. Der punktförmige Kontakt S wird stattdessen durch die Nachgiebigkeit der Schneiden 8 und 9 geringfügig verlängert.

Ferner ist die Schneide 9 des Schneidmessers 3 so zu der Schneide 8 des Gegenmessers 4 ausgerichtet, dass sie in einem zweiten Winkel ß von ungleich null Grad in einer Schnittebene II verläuft, welche durch den punktförmigen Kontakt S und senkrecht zu der Bewegung der Schneide 8 also senkrecht zu der Schnittebene I verläuft, wie auch in der Figur 2 und der Figur 8 zu erkennen ist.

Die Schneide 8 des Gegenmessers 8 ist parallel zu der Drehachse der Gegentrommel 4 und senkrecht zu der Längsrichtung der auf der Gegentrommel 4 gehaltenen Endlosbahn 5 und damit auch senkrecht zu der Umfangsbewegung der Mantelfläche 14 der Gegentrommel 4 und der Zuführbewegung der Endlosbahn 5 ausgerichtet.

Aufgrund der beschriebenen Schrägstellung der Schneide 9 des Schneidmessers 3 zu der Schneide 8 des Gegenmessers 4 gelangt das Schneidmesser 3 mit der Schneide 9 zu einer punktförmigen Kontaktanlage an der Schneide 8 des Gegenmessers 4 und durchtrennt dabei die daran anliegende Endlosbahn 5. Da die Schneide 8 des Gegenmessers 4 der Gegentrommel 2 mit einer kleineren Umfangsgeschwindigkeit bewegt wird als die Schneide 9 des Schneidmessers 3 der Schneidtrommel 1 , gleitet der punktförmige Kontakt S der Schneide 9 des Schneidmessers 3 an der Schneide 8 des Gegenmessers 4 in Längsrichtung der Schneide 8 des Gegenmessers 4 ab und durchtrennt dabei die Endlosbahn 8 in einer der Geometrie der Schneide 8 des Gegenmessers 4 entsprechenden Schnittlinie. Das Gegenmesser 4 der Gegentrommel 2 ist senkrecht zu der Längsrichtung der Endlosbahn 5 ausgerichtet, so dass durch den Schnitt ein Segment 7 mit einer senkrechten Schnittkante von der Endlosbahn 5 abgeschnitten wird. Der Schnitt erfolgt dabei nach dem Abscherprinzip in einem kontinuierlichen Schnitt quer zu der Längserstreckung der Endlosbahn 5, wodurch eine sehr saubere und formgenaue Schnittkante der Segmente 7 realisiert werden kann.

Dabei bewirkt die Schrägstellung der Schneide 9 zu der Schneide 8 in der Schnittebene I in Verbindung mit der durch die unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten verwirklichten Relativbewegung der Schneiden 8 und 9 zueinander das seitliche Abgleiten der Schneide 9 des Schneidmessers 3 in dem punktförmigen Kontakts S an der Schneide 8 des Gegenmessers 4. Durch die Schrägstellung der Schneide 9 in der Schnittebene II wird das Abgleiten weiter auch unter einer Kompensation der durch die Kreisbewegung der Schneide 8 des Gegenmessers 4 bedingten Abstandsverringerung und/oder Abstandvergrößerung der Schneide 8 zu der Schneidtrommel 1 ermöglicht. Dabei ermöglicht die stromabwärts des Gegenmessers 4 vorgesehene Vertiefung 10, dass das Schneidmesser 3 der Schneidtrommel 1 während der Schneidbewegung stromabwärts zu dem Gegenmesser 4 radial nach innen durch die gedachte Verlängerung der Mantelfläche 14 der Gegentrommel 2 eintauchen kann. Damit ergibt sich ein senkrechter Schnitt durch die Endlosbahn 5. Der Kreisbogen der Schneidbewegung entspricht dem Drehwinkel der Gegentrommel 2 beginnend von dem ersten Schnittkontakt der Endlosbahn 5 bis zu dem Drehwinkel des vollständigen Schnittes der Endlosbahn 5. Durch das Eintauchen des abgeschnittenen Endes des Segmentes 7 in die Vertiefung 10 werden die Schnittkanten des abgeschnittenen Segmentes 7 und des Endes der an dem Gegenmesser 2 noch anliegenden Endlosbahn 5 räumlich voneinander getrennt, wodurch es ermöglicht wird, die Schnittflächen durch eine Absaugung gezielter zu säubern. Außerdem wird an dem Gegenmesser 4 anhaftender Schneidstaub nicht an der Materialkante des Segmentes 7 abgestreift, und die Messerreinigung der Schneidmesser 3 und der Gegenmesser 4 kann in einer maximalen Entfernung bevorzugt an einer um 180 Grad gedrehten Stellung der Gegentrommel 2 und der Schneidtrommel 3 erfolgen, ohne die Endlosbahn 5 zu verschmutzen.

Da die beiden Schneiden 8 und 9 während der Schneidbewegung in dem punktförmigen Kontakt S aneinander anliegen, ist ein Teil der Endlosbahn 5 bis zu dem vollständigen Schnitt über die Schnittlinie hinweg immer noch verbunden. Ferner liegt die Endlosbahn 5 nach dem Schnitt mit ihrem freien Ende an der Außenseite des Gegenmessers 4 an, welche stufenlos in die Mantelfläche 14 der Gegentrommel 2 übergeht. Dieses freie Ende der Endlosbahn 5 bildet dann das zweite Ende des nachfolgend geschnittenen Segmentes 7.

Der Schnitt der Segmente 7 ist hier mit einer senkrecht zu der Endlosbahn 5 und parallel zu der Drehachse der Gegentrommel 2 gerichteten Schneide 8 des Gegenmessers 4 verwirklicht, was insofern von Vorteil ist, da dadurch erstens ein senkrechter Schnitt durch die Endlosbahn 5 realisiert werden kann und zweitens die an der Mantelfläche 14 anliegende Endlosbahn 5 während des Schneidvorganges nicht in sich um ihre Längsachse verdreht wird. Es ist aber auch denkbar, die Schneide 8 des Gegenmessers 4 in einem Winkel zu der Drehachse der Gegentrommel 2 in Bezug einer die Mantelfläche 14 tangierenden oder senkrecht schneidenden Ebene anzuordnen, sofern der Schnitt dies erfordert, oder der Schnitt dadurch weiter verbessert wird.

In der Figur 9 ist die Geometrie der Schneiden 8 und 9 in einem Schnitt entlang der Schnittebene I in Blickrichtung von oben zu erkennen. Die Schneiden 8 und 9 sind in einem ersten Winkel a von ca. 2 bis 5 Grad zueinander ausgerichtet und gelangen dadurch während der nachfolgenden Umlaufbewegung in dem punktförmigen Kontakt S zur Anlage aneinander. In der Figur 8 ist der zweite Winkel ß zu erkennen, welcher hier ebenfalls ca. 2 bis 5 Grad beträgt. Die Schneiden 8 und 9 gelangen dadurch zuerst an einer Seite in dem in der Figur 2 zu erkennenden punktförmigen Kontakt S zur Anlage aneinander. Während der weiteren Umlaufbewegung der Schneidtrommel 1 und der Gegentrommel 4 gleitet die Schneide 9 des Schneidmessers 3 an der Schneide 8 des Gegenmessers 4 ab und führt dabei die Schnittbewegung der Endlosbahn 5 aus, wobei durch den zweiten Winkel ß der sich dabei verändernde Abstand der Schneiden 8 und 9 kompensiert wird.

Die Drehbewegungen der Schneidtrommel 1 und der Gegentrommel 2 sind so aufeinander abgestimmt, dass die beiden Schneiden 8 und 9 während des Umlaufens nach dem oben beschriebenen Verlauf zu einem punktförmigen Kontakt S zur Anlage aneinander gelangen und die Endlosbahn 5 schneiden. Der Schneidvorgang erfordert zwingend einen Kontakt, da die Abscherbewegung ansonsten unterbrochen werden kann oder nicht sauber ausgeführt wird, wodurch die Schnittqualität der Segmente 7 verschlechtert werden würde. Damit dieser Kontakt nicht verlorengeht, ist die Bewegung der Schneidtrommel 1 und der Gegentrommel 2 in Verbindung mit der Ausrichtung und Anordnung der Scheiden 8 und 9 so ausgelegt, dass das Schneidmesser 3 mit einer Überdrückung Ü zur Anlage an der Schneide 8 des Gegenmessers 4 gelangt, wie in der Figur 3 zu erkennen ist. Das Schneidmesser 3 übt dadurch eine Schneidenandruckkraft auf das Gegenmesser 4 und umgekehrt aus. Die Überdrückung Ü führt selbstverständlich nicht dazu, dass das Gegenmesser 4 mit seiner Schneide 8 in die Schneide 9 des Schneidmessers 3 eindringt, wie dies in der Figur 3 gezeigt ist. Die Darstellung soll nur das Prinzip der Überdrückung Ü anschaulicher machen. Stattdessen wird das Schneidmesser 3 und oder das Gegenmesser 4 unter Ausnutzung seiner federnden Eigenschaften leicht weggedrückt, wodurch im Übrigen auch der punktförmige Kontakt S etwas verlängert wird. In der Figur 4 ist ein Verlauf der Überdrückung Ü über dem Drehwinkel £ der Gegentrommel 4 für eine Schnittbreite s der Endlosbahn von 100 mm zu erkennen. Ferner ist die Überdrückung Ü relativ zu der Schnittbreite der Endlosbahn 5 zu erkennen. Der Drehwinkel 8 = 0 Grad in den Diagrammen entspricht dem Beginn der Schnittbewegung. Die Überdrückung Ü steigt zu Beginn der Schnittbewegung in einem konvexen Verlauf bis zu einem Maximum an und fällt dann wieder steil ab.

Die Überdrückung Ü führt zu einer elastischen Bewegung des Schneidmessers 3 und des Gegenmessers 4 und kann im Extremfall zu einem Messerbruch oder einer Beschädigung einer der Schneiden 8 oder 9 führen, sofern dabei die plastische Verformungsgrenze lokal überschritten wird. Um diesem Effekt entgegenzutreten, können die Schneiden 8 und 9 oder auch nur eine der Schneiden 8 oder 9 leicht konkav also nach innen gekrümmt sein, wobei die konkave Form idealerweise der Negativform der gemessenen konvexen Überdrückung Ü entspricht. Durch diese konkave Form der Schneiden 8 oder 9 kann das Maximum der Überdrückung Ü reduziert und im Idealfall egalisiert werden, ohne dass der Kontakt der Schneiden 8 und 9 während des Schnittvorganges verlorengeht. In der Folge können die auf die Schneiden 8 und 9 wirkenden Kräfte reduziert und damit die Schadenswahrscheinlichkeit des Schneidmessers 3 und des Gegenmessers 4 verringert werden. Ferner kann der Bruch der Schneidmesser 3 und der Gegenmesser 4 bzw. deren Schneiden 8 und 9 auch durch die Verwendung eines federnden Werkstoffs für die Schneidmesser 3 und Gegenmesser 4 vermieden werden, so dass diese zumindest geringfügig nachgeben können.

In der Figur 5 ist eine Ausführungsform der Erfindung zu erkennen, bei der an den Gegenmessern 4 stromaufwärts zu der Drehbewegung der Gegentrommel 2 jeweils eine Vertiefung 10 angeordnet ist, so dass die freie Schneide 8 des Gegenmessers 4 an der stromaufwärts angeordneten Seite des Gegenmessers 4 angeordnet ist. Die Schneidmesser 3 der Schneidtrommel 1 sind hier so angeordnet, dass ihre freien Schneiden 9 stromabwärts zu der Drehrichtung der Schneidtrommel 1 angeordnet sind. Der Schnittvorgang erfolgt hier dadurch, indem die Schneidtrommel 1 mit den Schneidmessern 3 und den daran angeordneten Schneiden 9 zu einer höheren Umfangsgeschwindigkeit angetrieben wird als die Gegenmesser 4 der Gegentrommel 2, so dass das Schneidmesser 3 mit seiner Schneide 9 an der Schneide 8 des jeweiligen Gegenmessers 4 abgleitet und die Endlosbahn 5 nach dem oben beschriebenen Prinzip schneidet. Ferner sind die Schneidmesser 3 der Schneidtrommel 1 durch Federn 15 federnd gelagert, so dass die zwischen den Schneiden 8 und 9 wirkenden Schnittkräfte reduziert werden, indem die Schneidmesser 3 eine Ausweichbewegung ausführen können. Hierdurch können steifere Schneidmesser 3 verwendet werden, ohne dass die Schadenswahrscheinlichkeit in Form eines Messerbruches vergrößert wird. Durch die federnde Lagerung der Schneidmesser 3 kann die oben beschriebene Überdrückung Ü der Schneiden 8 und 9 verringert werden, ohne dass sie ihren Kontakt verlieren. Vielmehr stehen durch die vorgesehene Federkraft der Federn 15 und deren Anordnung weitere Auslegungsparameter zur Verfügung, um den Schnittvorgang zu beeinflussen. Sofern die Schneidtrommel 3 und die Gegentrommel 4 von verschiedenen Antriebseinrichtungen unabhängig voneinander angetrieben werden, ist es auch möglich, die Antriebsbewegung der Schneidtrommel 3 und der Gegentrommel 4 in Abhängigkeit von den wirkenden Schnittkräften zu steuern. Dadurch kann das Überschreiten einer vorbestimmten Schneidenandruckkraft und ein dadurch bedingter möglicher Messerbruch verhindert werden. Die unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten der Schneiden 8 und 9 ist hier mit identischen Drehzahlen und unterschiedlichen Schnittkreisdurchmessern der Schneiden 8 und 9 verwirklicht. Sofern die Schneidtrommel 1 und die Gegentrommel 2 mit unterschiedlichen Antriebseinrichtungen also mit Einzelantrieben angetrieben werden, wäre es auch denkbar, die Drehzahl der Schneidtrommel 1 und der Gegentrommel 2 unterschiedlich und individuell zu steuern und dadurch zusätzlich die Relativgeschwindigkeiten der Schneiden 8 und 9 während des Schnittvorganges zu steuern bzw. herbeizuführen. Insbesondere kann dadurch die Überdrückung Ü der Schneiden 8 und 9 so gesteuert werden, dass die Belastung der Schneiden 8 und 9 verringert und ein möglicher Messerbruch vermeiden wird.

In der Figur 6 sind die Schneidtrommel 1 mit einer ersten Antriebseinrichtung 100 und die Gegentrommel 2 mit einer zweiten Antriebseinrichtung 200 zu erkennen, welche jeweils mittels einer Steuerleitung mit einer Steuer- und Speichereinrichtung 400 verbunden sind. Die erste und zweite Antriebseinrichtung 100 und 200 sind jeweils als einfach zu steuernde Servomotoren ausgebildet und treiben die Schneidtrommel 1 und die Gegentrommel 2 zu den Figuren 1 und 2 gezeigten Drehbewegungen um ihre parallel zueinander ausgerich- teten Drehachsen an. Die Schneidtrommel 1 weist einen erheblich kleineren Durchmesser als die Gegentrommel 2 auf und ist Träger von drei radial nach außen vorstehenden Schneidmessern 3. Die Gegentrommel 2 weist dagegen einen wesentlich größeren Durchmesser auf und ist Träger von einer Vielzahl von Gegenmessern 4, welche in der Abwicklung der Bogenlänge einen Abstand zueinander aufweisen, der der Länge der zu schneidenden Segmente entspricht. Ferner weist die Schneidtrommel 1 ein um den Faktor 100 kleineres Trägheitsmoment um ihre Drehachse als die Gegentrommel 2 auf.

Die Schneidtrommel 1 wird durch die erste Antriebseinrichtung 100 zu einer erheblich höheren Drehzahl um ihre Drehachse als die Gegentrommel 2 von der zweiten Antriebseinrichtung 200 angetrieben. Die Drehzahl der Schneidtrommel 1 ist dabei unter Berücksichtigung ihres Durchmessers und der Anzahl der Schneidmesser 3 so gewählt, dass an den Gegenmessern 4 der Gegentrommel 2 bei einem Durchlaufen einer definierten Schneidposition jeweils ein Schneidmesser 3 abgleitet und die Endlosbahn 5 dabei schneidet.

Die erste Antriebseinrichtung 100 der Schneidtrommel 1 ist drehmomentgeregelt, d.h. das von der ersten Antriebseinrichtung 100 auf die Schneidtrommel 1 ausgeübte Antriebsmoment ist regelbar. Hierdurch kann die von dem Schneidmesser 3 auf das Gegenmesser 4 und die dazwischen angeordnete Endlosbahn 5 während des Schnittvorganges ausgeübte Schneidenandruckkraft auf einen vorbestimmten Wert geregelt werden. Ferner kann die Schneidtrommel 1 dadurch während der Drehbewegungen zwischen den Schnittvorgängen bewusst beschleunigt oder auch verzögert werden, damit die Schneidmesser 3 zu Beginn des Schnittvorganges in einem vorbestimmten Kontaktpunkt zur Anlage an dem jeweiligen Gegenmes- ser 4 gelangen. Hierzu kann das Antriebsmoment der ersten Antriebseinrichtung 100 bevorzugt in Abhängigkeit von der Position oder Lage des Schneidmessers 3 zu dem nachfolgend in Kontakt gelangenden Gegenmesser 4 gesteuert oder geregelt werden. Das Antriebsmoment der die Schneidtrommel 1 antreibenden ersten Antriebseinrichtung 100 wird damit aufgrund der ortsfesten Anordnung der Gegenmesser 4 an der Gegentrommel 2 praktisch in Abhängigkeit von dem Drehwinkel der Gegentrommel 2 gesteuert oder unter Berücksichtigung des Signals eines der Schneidtrommel 1 zugeordneten Drehwinkelsensors geregelt. Dabei erfolgt die Steuerung oder Regelung der Drehbewegung der Schneidtrommel 1 so, dass die daran angeordneten Schneidmesser 4 zumindest während des ersten Kontaktpunktes und der darauffolgenden Schnittbewegung in einer vorbestimmten Drehwinkelstellung und Position zu dem Gegenmesser 4 angeordnet sind. Die Steuerung oder Regelung der ersten Antriebseinrichtung 100 kann damit auch als eine Lageregelung der Schneidmesser 3 entsprechend eines vorbestimmten Positionsverlaufs angesehen werden. Dabei wird das Antriebsmoment der ersten Antriebseinrichtung 100 während des Anliegens der Schneiden 8 und 9 aneinander so geregelt, dass die Schneidenandruckkraft einem vorbestimmten Wert entspricht. Hierzu übt die Schneide 9 der Schneidtrommel 3 eine vorbestimmte Druckkraft auf die Schneide 8 des Gegenmessers aus.

Ferner kann das Antriebsdrehmoment der ersten Antriebseinrichtung 100 so geregelt werden, dass die Überdrückung Ü einen Maximalwert nicht überschreitet, wodurch ein sauberer Schnitt der Endlosbahn 5 mit einer reduzierten Schadenswahrscheinlichkeit der Schneidmesser 3 und der Gegenmesser 4 ermöglicht wird. Dabei kann das Antriebsmoment der ersten Antriebseinrichtung 100 weiter so geregelt werden, dass die Überdrückung Ü auch einen Minimal- wert nicht unterschreitet, so dass die Schneidmesser 3 während des Schnittvorganges der Endlosbahn 5 den Kontakt zu den Gegenmessern 4 nicht verlieren. Dabei muss die Überdrückung Ü nicht gemessen werden, sie kann auch aus dem Antriebsmoment der ersten Antriebseinrichtung 100 unter Berücksichtigung der Federsteifigkeiten des Schneidmessers 3, den Gegenmessers 4 und der beteiligten Teile in dem Kraftübertragungsweg ermittelt werden.

Die Drehzahl der Gegentrommel 2 ist bevorzugt konstant, während die Regelung der Schneidenandruckkraft, Überdrückung Ü und Lage der Schneidmesser 3 zu den Gegenmessern 4 in dem ersten Kontaktpunktes und während des Abgleitens bevorzugt allein durch eine Regelung und/oder Steuerung des Antriebsmomentes der ersten Antriebseinrichtung 100 erfolgt. Dies ist insofern von Vorteil, da die Schneidtrommel 1 ein wesentlich geringeres, bevorzugt wenigstens um den Faktor 100 geringeres Trägheitsmoment um ihre Drehachse aufweist und somit einfacher, schneller und genauer in Ihrer Drehbewegung und Ausrichtung der Schneidmesser 3 zu regeln ist als die Gegentrommel 2 mit dem wesentlich größeren Außendurchmesser und Trägheitsmoment. Sofern dies erforderlich ist, kann aber auch die zweite Antriebseinrichtung 200 also die Drehzahl und/oder das Antriebsmoment der Gegentrommel 2 regelbar sein, so dass eine weitere Stellgröße zu einer weiter verfeinerten Regelung zur Verfügung steht.

Zum Einmessen der Schneidvorrichtung wird die Schneidtrommel 1 soweit verdreht, dass sie mit ihrem Schneidmesser 3 unter an dem ersten Kontaktpunkt des Gegenmessers 4 anliegt. Dabei wird für diesen ersten Kontaktpunkt genau die Anordnung und/oder Ausrichtung des Schneidmessers 3 zu dem Gegenmesser 4 und/oder die Ausrichtung, Anordnung und/oder der Drehwinkel der Schneidtrom- mel 1 zu der Gegentrommel 2 in Verbindung mit dem aufzubringenden Antriebsmoment in einem Datensatz protokolliert und in der Speichereinrichtung 400 abgelegt. Dieser Vorgang wird für mindestens für einen letzten Kontaktpunkt desselben Gegenmessers 4 wiederholt, bei dem das Schneidmesser 3 der Schneidtrommel den Kontakt zu dem Gegenmesser 4 verliert. Damit wird der Drehwinkel der Schneidtrommel 3 und das dabei von der ersten Antriebseinrichtung 100 aufzubringende Antriebsmoment für die jeweilige Schneidenandruckkraft für jedes der Gegenmesser 4 in mindestens zwei Drehwinkelstellungen während eines Schneidvorganges nämlich bei dem ersten Kontakt und dem letzten Kontakt protokolliert. Es ist aber auch denkbar, den Schneidvorgang mit einer erhöhten Genauigkeit zu regeln, indem die Drehwinkel der Schneidtrommel 1 und die Antriebsmomente für die Schneidenandruckkraft für weitere dazwischenliegende Kontaktpunkte protokolliert werden.

Dieser Vorgang wird wiederholt, indem die Schneidtrommel 1 und die Gegentrommel 2 genau wie in dem nachfolgenden Betrieb weitergedreht werden, bis dasselbe Schneidmesser 3 oder das nachfolgende Schneidmesser 3 mit dem nachfolgenden Gegenmesser 4 erstmalig in Kontakt gelangt.

Auf diesem Wege werden die ersten Kontaktpunkte und die dabei zu verwirklichenden Antriebsmomente der ersten Antriebseinrichtung 100 für die jeweilige Scheidenandruckkraft individuell für jedes der Gegenmesser 4 vermessen. Daraus wird für die vorgegebene Schneidenandruckkraft ein Datensatz erstellt, in welchem Drehwinkel die Schneidtrommel 1 zu der Gegentrommel 2 für jeden Schnittvorgang gegenmesserindividuell zueinander ausgerichtet sein muss, damit das Schneidmesser 3 der Schneidtrommel 1 in dem vorgegebenen ersten Kontaktpunkt des jeweiligen Gegenmesser 4 zu Be- ginn des Schneidvorganges zu Anlage gelangt.. Ferner kann der Datensatz Daten enthalten, wie das Antriebsmoment der ersten Antriebseinrichtung 100 und damit der Drehwinkel der Schneidtrommel 1 und die Lage des Schneidmesser 3 während des Schneidvorganges geregelt und gesteuert werden müssen, damit die Schneidmesser 3 an den jeweiligen Gegenmessern 4 mit der gewünschten Schneidenandruckkraft anliegen. Dabei enthalten die Daten insbesondere die Drehwinkelstellungen der Schneidtrommel 3 und der Gegentrommel 4 und die Veränderungen der relativen Drehwinkel für jedes der Gegenmesser 4, wobei die Veränderungen der relativen Drehwinkel dadurch erreicht werden kann, indem die Schneidmesser 3 der Schneidtrommel 1 in ihrer Drehbewegung durch die Regelung des Antriebsmomentes der ersten Antriebseinrichtung 100 bewusst geringfügig verzögert oder beschleunigt werden und/oder mit einer höheren oder niedrigeren Schneidenandruckkraft an den Gegenmessern 4 der Gegentrommel 2 anliegen.

Da die Anzahl der Schneidmesser 3 erheblich geringer als die Anzahl der Gegenmesser 4 ist, vollziehen diese bei einer Umdrehung der Gegentrommel 2 mehrere Schneidvorgänge an unterschiedlichen Gegenmessern 4, wobei sie in ihrer Anordnung und/oder Ausrichtung durch die Drehmomentregelung der ersten Antriebseinrichtung 100 während jedes Schnittvorganges individuell in Bezug auf jedes Gegenmesser 4 einzeln geregelt werden.

Dabei kann das Antriebsmoment der ersten Antriebseinrichtung 100 so geregelt werden, dass die unter Berücksichtigung der mechanischen Gesetze zurück errechnete Schneidenandruckkraft und die Überdrückung zurückgerechnet werden, einen Maximalwert nicht überschreiten und die Überdrückung einen Minimalwert nicht unterschreitet. Zum Betrieb der Schneidvorrichtung wird zuerst die Schwenkeinrichtung 500 aktiviert, und die Schneidtrommel 3 wird mit ihren Schneidmessern 3 soweit an die Gegenmesser 4 herangefahren, dass die Schneiden 9 der Schneidmesser 3 in einer Schneidstellung auf einem definierten Schneidkreis angeordnet sind. Anschließend stellt die Bedienperson an einer entsprechenden Eingabeeinrichtung einen vorgegebenen Sollwert der Schneidenandruckkraft ein. Daraufhin wird der entsprechende Unterdatensatz aus der Speichereinrichtung 400 aufgerufen und die Schneidvorrichtung wird nach einer Initialisierung nach diesem Unterdatensatz geregelt und gesteuert.

Nachdem Verschwenken der Schneidtrommel 1 in die Schneidstellung wird die erste Antriebseinrichtung 100 und damit die Drehbewegung der Schneidtrommel 1 nach dem aufgerufenen Datensatz so gesteuert, dass das erste Schneidmesser 3 genau in dem definierten ersten Kontaktpunkt des nächsten Gegenmessers 4 zur Anlage gelangt, wobei das Gegenmesser 4 der Gegentrommel 2 aufgrund der Drehwinkelstellung der Gegentrommel 2 identifiziert wird und dann der zugehörige erste Kontaktpunkt genau dieses Gegenmessers 4 vorher aufgerufen wird. Nach der ersten Kontaktaufnahme des Schneidmessers 3 mit dem Gegenmesser 4 wird das Antriebsmoment der ersten Antriebseinrichtung 100 so geregelt, dass die vorgegebene Schneidenandruckkraft unter Berücksichtigung einer vorbestimmten Toleranz eingehalten wird. Da das Antriebsmoment der ersten Antriebseinrichtung 100 und die Schneidenandruckkraft abgesehen von der vernachlässigbaren Lagerreibung unmittelbar Zusammenhängen, kann die Schneidenandruckkraft unmittelbar durch die Veränderung des Antriebsmomentes der ersten Antriebseinrichtung 100 geregelt werden, ohne dass hierzu zusätzliche Druckkraftsensoren erforderlich sind. Dabei ist die Position und/oder der Positionsverlauf der Schneidmesser 3 zu dem individuellen Gegenmesser 4 die zu verwirklichende Sollgröße in dem Regelkreis und das Antriebsmoment der ersten Antriebseinrichtung 100 die Stellgröße in dem Regelkreis. Das Antriebsmoment der ersten Antriebseinrichtung 100 kann dabei z.B. durch eine Stromstärkesteuerung verwirklicht sein, sofern die erste Antriebseinrichtung 100 in Form eines Servomotors verwirklicht ist.

Ferner kann die Anordnung und/oder Ausrichtung der Schneidmesser 3 und/oder der Schneidtrommel 1 auch zusätzlich in Abhängigkeit von den Signalen von den Gegenmessern 4 und/oder den Schneidmessern 3 zugeordneten Druckkraftsensoren und/oder optischen Sensoren oder Drehwinkelsensoren geregelt werden, so dass zusätzlich der Verschleiß und eine Veränderung der Geometrie der Schneidmesser 3 und/oder der Gegenmesser 4 berücksichtigt werden können. Ferner können hierdurch Extremfälle identifiziert werden, welche ein Abschalten der Schneidvorrichtung erforderlich machen. Dazu kann ein für den Bediener wahrnehmbares akustisches, optisches oder haptisches Signal erzeugt werden, so dass der Bediener die Schneidvorrichtung vor dem Eintreten eines ernsthaften Schadensfalles deaktivieren kann. Eine solche Abschaltung oder Deaktivierung der Schneidvorrichtung kann auch dann vorgenommen werden, wenn in einer übergeordneten Einrichtung der Anlage ein Fehler detektiert wird, der Strom insgesamt ausfällt.

Dabei kann die Schneidvorrichtung hierzu sehr einfach in einer sehr kurzen Zeitspanne deaktiviert werden, indem eine Schwenkeinrichtung 500 z.B. in Form von zwei Pneumatikzylindern mit einem entsprechenden Schwenkmechanismus aktiviert wird, und die Schneidtrommel 1 schlagartig und unabhängig von ihrer Drehwinkelstellung von der Gegentrommel 4 weg in eine Passivstellung verschwenkt wird, so dass die Schneidmesser 3 nicht mehr mit den Gegenmessern 4 in Kontakt gelangen, oder der Kontakt aufgehoben wird. Damit kann eine Kollision der Schneidmesser 3 und der Gegenmesser 4 aktiv verhindert werden. Dieselbe Aktivierung der Schwenkeinrichtung 500 kann auch zur Wartung der Schneidvorrichtung und der übergeordneten Anlage vorgenommen werden. Ferner kann die Schneidtrommel 1 auch dann von der Gegentrommel 2 weg verschwenkt werden, wenn der Schneidvorgang der Endlosbahn 5 aus anderen Gründen unterbrochen werden soll. Dabei kann die Deaktivierung der Schneidvorrichtung durch das Verschwenken der Schneidtrommel 1 in die Passivstellung bevorzugt automatisiert erfolgen.