Verfahren und Vorrichtung zum Nachschärfen der Messer von Zerkleinerungsmaschinen

Abstract

 Beim erfindungsgemäßen Arbeitsverfahren erfolgt das Nachschärfen der Zerspanmesser durch Schleifen in ihrem im Messerrotor eingebauten Zustand. Hierzu werden zunächst sämtliche Messer nacheinander um einen dem Schneidenverschleiß entsprechenden Betrag in ihren Wirkbereich vorgeschoben, wobei der zur Erzielung des gewünschten Schneidenvorstandes über die maßgebliche Fläche des Messerrotors erforderliche radiale Schleifvorschub unter Einbeziehung ihres ertasteten Verschleißzustandes vorproprogrammiert wird.
Zur Durchführung dieses Arbeitsverfahrens kann auch eine Vorrichtung verwendet werden, bei der auf einem Maschinengestell 1 eine Drehscheibe 7 für den Messerrotor 8 gelagert und ein Gerätetisch 2 angeordnet ist, der eine kreuzweise translatorisch bewegbare Schleifeinheit 17 sowie eine radial bewegbare Justiereinrichtung 28 trägt, die einen Taster für den Verschleißzustand der maßgeblichen Fläche des Messerrotors 8 und einen Anschlag zur Begrenzung des Messervorschubes aufweist.

Beschreibung

[0001] Die in zylindrischen Werkzeugträgern von Zerkleinerungsmaschinen eingebauten Messer unterliegen einem raschen Verschleiß, so daß sie häufig ausgebaut und gegen nachgeschärfte ersetzt werden müssen.

[0002] Solche Zerkleinerungsmaschinen sind z.B. Zerspaner zur Aufarbeitung von Holz zu industriell weiterverarbeitbaren Spänen. Hier beträgt die Standzeit der Zerspanmesser, die meist in Messerkränzen eingebaut sind, in der Regel nur wenige Stunden. Sie müssen daher mehrmals in einer Arbeitsschicht ausgewechselt werden, was sich in einem Jahr auf etwa eintausend Messerwechsel summiert.

[0003] Nach dem Einbau der nachgeschärften Messer in den Messerkranz müssen ihre Schneiden stets den gleichen, für die angestrebte Spandicke maßgebenden Vorstand gegenüber der von den sog. Verschleißschuhen gebildeten zylindrigen Innenwand des Messerkranzes aufweisen. Hierzu ist eine Messerhalterung erforderlich, die ein Justieren der nachgeschärften Messerschneiden außerhalb der Zerspanmaschine mittels einer speziellen Einstellvorrichtung ermöglicht. Zu diesem Zweck ist bislang jedes Messer mit einer Halteplatte lösbar verbunden, die eine für den Schneidenvorstand maßgebende Bezugsfläche aufweist, die ihrerseits mit einer entsprechenden, an den Messerträgern des Messerkranzes vorgesehenen Bezugsfläche beim Einbau des aus Messer und Messerhalteplatte bestehenden Messerpaketes in Kontakt kommt. Auf diese Weise ist zwar ein reproduzierbarer Schneidenvorstand gegenüber dem Urzustand der zylindigen Innenwand des Messerkranzes gewährleistet, doch wird hierbei der jeweilige örtliche Verschleißzustand der Innenwand nicht berücksichtigt. Das hat über einen längeren Zeitraum hinweg eine ständige und letztlich nicht mehr akzeptable Zunahme der Spandicken zur Folge.

[0004] Bei den häufigen Messerwechseln ist das Hantieren mit den relativ schweren Messerpaketen nicht nur umständlich, mühsam und verletzungsträchtig, sondern auch zeitraubend, zumal die Messer vor dem Nachschärfen zunächst von ihren Halteplatten gelöst und danach wieder damit verbunden werden müssen, wobei ihre Schneide zugleich gegenüber der besagten, an der Halteplatte vorgesehenen Bezugsfläche auf den theoretischen Vorstand eingestellt werden muß.

[0005] Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde in der DE 41 14 840 A₁ bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgeschlagen, womit das Auswechseln der Messer bei gleichzeitigem Justieren der Messerschneiden unter Berücksichtigung des jeweiligen Verschleißzustandes der Verschleißschuhe vollautomatisch ermöglicht wird. Damit entfällt zwar das umständliche Hantieren der Messerpakete beim Aus- und Einbau der Messer, doch müssen die ausgebauten Messer nach wie vor in speziellen Schleifmaschinen einzeln oder gruppenweise nachgeschärft werden.

[0006] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, auch noch diesen kostenträchtigen Arbeitsgang zu erübrigen, ohne dabei jedoch auf die Erzielung eines exakten, auf den jeweiligen Verschleißzustand der Verschleißschuhe abgestimmten schneidenvorstand verzichten zu müssen.

[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Verfahrensmaßnahmen gelöst. Infolge dieser erfindungsgemäßen Verfahrensmaßnahmen wird ein völlig bedienungsfreies Nachschärfen der Messerschneiden ermöglicht, wobei sie zugleich automatisch wieder ihren ursprünglichen Vorstand über die Innenwand des Messerkranzes erhalten.

[0008] Es ist zwar bereits seit langem üblich, die Verschleißschuhe von Messerkränzen im eingebauten Zustand auszuschleifen. Indes konnte hiervon eine Anregung zum erfindungsgemäßen Nachschärfen der Messerschneiden deshalb nicht ausgehen, weil in der Fachwelt die theoretisch begründete und durch Versuche bestätigte Meinung bestand, daß der sog. Freiwinkel, den die Messerstirnfläche mit der Schnittfläche einschließt, nicht kleiner als 6^o sein dürfe. Da das Nachschärfen im eingebauten Zustand zwangsläufig aber einen Freiwinkel von 0^o ergibt, konnte die Fachwelt diese Möglichkeit des Nachschärfens gar nicht ernsthaft in Betracht ziehen.

[0009] Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Arbeitsverfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 5.

[0010] Eine zur Durchführung dieses Arbeitsverfahrens geeignete Nachschärf-Vorrichtung ist den Merkmalen des Nebenanspruchs 6 und seiner Unteransprüche 7 bis 11 zu entnehmen.

[0011] In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung speziell für einen Messerkranz dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1

Die Frontansicht einer Nachschärf-Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2

eine Schnittdarstellung dieser Vorrichtung gemäß der Schnittlinie II-II in Fig. 1;

Fig. 3

eine Seitenansicht der Vorrichtung in Pfeilrichtung III in Fig. 1;

Fig. 4

eine Einzelheit in größerem Maßstab;

Fig. 5

die gleiche Einzelheit in noch größerer Darstellung.

[0012] Die Nachschärf-Vorrichtung besteht gemäß der Erfindung aus einem Maschinengestell 1, auf dem ein horizontaler Gerätetisch 2 befestigt ist. Dieser ist mit einer kreisförmigen vertikalen Tragplatte 3 starr verbunden, wobei der über die Tragplatte 3 überragende Teil des Gerätetisches 2 mit Stützkonsolen 4 versehen ist. Oberhalb des Gerätetisches 2 weist die Tragplatte 3 eine größere Öffnung 5 auf.

[0013] An der Tragplatte 3 ist ein Drehkranz 6 gelagert, der mit einer achssenkrechten Drehscheibe 7 für die zentrische Befestigung eines Messerkranzes 8 verbunden ist. Der Drehkranz 6 wird von einem Ritzel 9 in Drehung versetzt, dessen Antriebsmotor 10 auf einer oberen Plattform 11 des Maschinengestells 1 angeordnet ist. Zwecks Unfallverhütung ist das Maschinengestell 1 von einem Schutzgehäuse 12 umgeben, das mit Rücksicht auf eine übersichtliche Darstellung der erfindungswesentlichen Teile nur in Fig. 2 eingezeichnet ist. An dem Schutzgehäuse 12 ist eine pneumatisch betätigte Arretiereinheit 13 angebracht, deren Arretierbolzen 13' beim schrittweisen Weiterdrehen des Messerkranzes 8 nacheinander in Positionierbohrungen 14 einrastet, die in einer seiner beiden Ringscheiben 8' den einzelnen Messerhalterungen 15 zugeordnet sind.

[0014] Im unteren Bereich des Maschinengestells 1 ist ein aus zwei parallelen Tragstangen 16' bestehender, pneumatisch betätigter Ein- und Ausbauschlitten 16 vorgesehen, mittels dem die Messerkränze 8 in die bzw. aus der Nachschärf-Vorrichtung ein- und ausgeschoben werden.

[0015] Der Gerätetisch 2 trägt eine Schleifeinheit 17, die aus einer Schleifscheibe 18, einem Antriebsmotor 19 und einem Riementrieb 20 besteht. Die Schleifeinheit 17 ist auf einem Support 21 befestigt, der mittels eines Kreuzschlittens 22, 23 in axialer und radialer Richtung bewegbar ist. Die axiale Hin- und Herbewegung während des Schärfprozesses geschieht auf einem Unterschlitten 22, den eine von Endschaltern gesteuerte Hydraulikeinheit 24 antreibt. Zur gezielten Radialbewegung der auf einem Oberschlitten 23 angeordenten Schleifeinheit 17 in ihre exakte Arbeitsposition dient ein positionsgesteuerter Spezialantrieb 25. Zum Schutz der Gleitbahnen von Unter- und Oberschlitten 22, 23 sind Faltenbalgmanschetten 26, 27 vorgesehen. Der in Fig. 1 strichpunktiert eingezeichnete Kreis 18' symbolisiert den Durchmesser einer vollständig abgenutzten Schleifscheibe 18.

[0016] Des weiteren trägt der Gerätetisch 2 eine Justiereinrichtung 28, die aus einem pneumatisch betätigbaren Messeranschlag 29 besteht, dem ein Positionstaster 30 zur Erfassung des Verschleißzustandes der Innenwand 8'' des Messerkranzes 8 starr zugeordnet ist. Durch Beilegen dünner Plättchen 31 am Messeranschlag 29 kann der gleichmäßige Vorschub der Zerspanmesser 32 dem jeweiligen Schneidenverschleiß angepaßt werden. Die programmgesteuerte Radialbewegung des Messeranschlages besorgt eine Pneumatikeinheit 33.

[0017] Zum Vorschieben der einzelnen Messer 32 bis zu dem vom Positionstaster 30 definierten Messeranschlag 29 dient eine Werkzeugkombination 35, die auf einem Werkzeugständer 34 montiert ist.

[0018] Sie besteht aus einer Schraubspindel 36 zum Lockern und Wiederanziehen der Klemmschrauben 37 an den Messerhalterungen 15, ferner aus einem Messerstößel 39 zum einzelnen Vorschieben der Zerspanmesser 32 und schließlich aus einem Niederhalter 40, der das Ruhigstellen der gelockerten Messerhalteplatten 38 während der einzelnen Messervorschübe besorgt. Sämtliche Werkzeuge 36, 39 und 40 werden programmgesteuert pneumatisch betätigt. Zudem ist die Schraubspindel 36 auf einer Gleitschiene 41 in Achsrichtung verfahrbar, wofür eine Pneumatikeinheit 42 vorgesehen ist. Im unteren Bereich des Werkzeugständers 34 ist außerdem noch eine Preßluftdüse 43 angebracht, die ebenfalls auf einer Gleitschiene 44 mittels einer von Endschaltern gesteuerten Pneumatikeinheit 45 in Achsrichtung hin- und herbewegbar ist.

[0019] Die beschriebene Nachschärf-Vorrichtung arbeitet erfindungsgemäß wie folgt:
Nach Ausbau eines Messerkranzes 8 aus einer Zerspanmaschine wird dieser auf einem Spezialwagen 47 in den Schärfraum gefahren und dort vor der Nachschärf-Vorrichtung in der aus Fig. 2 ersichtlichen Position in Stellung gebracht. Sodann wird der Ein- und Ausbauschlitten 16 so weit ausgefahren, daß seine Tragstangen 16' den Messerkranz 8 untergreifen und ihn bei ihrer Rückbewegung in die in der Drehscheibe 7 vorgesehene Zentrierung ziehen, wo er dann befestigt wird, wobei der Arretierbolzen 13' bereits in eines der Positionierbohrungen 14 eingerastet ist. Nun beginnt der zentral gesteuerte automatische Funktionsablauf des Schärfprozesses:
Zunächst wird die Schraubspindel 36 in der Weise aktiviert, daß sie nacheinander die Klemmschrauben 37 einer Messerhalterung 15 lockert. Zugleich wird der Messeranschlag 29 von seiner Pneumatikeinheit 33 radial so weit vorgeschoben, bis der ihm zugeordnete Positionstaster 30 an einer dem betreffenden Messer 32 benachbarten Stelle des Verschleißschuhes 46 anliegt. Nunmehr werden der Niederhalter 40 und der Messerstößel 39 aktiviert und dabei das betreffende Messer 32 im Messerkranz 8 so weit nach innen geschoben, bis seine Stirnfläche 32' am Messeranschlag 29 anstößt. Diese Messerstellung wird nun durch sukzessives Wiederanziehen der Klemmschrauben 37 mittels der Schraubspindel 36 fixiert. Daraufhin veranlaßt die zentrale Steuerung das Zurückziehen des Messeranschlages 29 und des Arretierbolzens 13' sowie das Weiterdrehen des Messerkranzes 8 um eine Messerteilung, wonach der Arretierbolzen 13' in die nächste Positionierbohrung 14 einrastet. Nun beginnt der Vorschub des nächsten Messers 32 in der soeben beschriebenen Weise, und er wiederholt sich so oft, bis sämtliche Messer 32 eines Messerkranzes gleichmäßig vorgeschoben und in ihrer neuen Position fixiert sind.

[0020] Nunmehr weist die zentrale Steuerung den Ritzelmotor 10 an, den Messerkranz 8 ständig langsam zu drehen. Zudem veranlaßt sie, daß der Schleifsupport 21 soweit radial zum Messerkranz 8 hin zugestellt wird, bis die Schleifscheibe 18 in Kontakt mit den vorgeschobenen Messern 32 kommt. Dabei nimmt die Schleifscheibe 18 ein Drehmoment auf, das den Strombedarf ihres Antriebsmotors 19 erhöht und als Steuerimpuls der zentralen Programmautomatik den Beginn des eigentlichen Schleifvorschubes signalisiert, um den der programmgesteuerte Spezialantrieb 25 die Schleifeinheit 17 während des Schärfprozesses allmählich gegen die Stirnflächen 32' der Messer 32 bewegt. Dieser nur wenige Zehntel Millimeter betragende Schleifvorschub wird durch zwei Parameter vorprogrammiert, und zwar zum einen von dem vom Positionstaster 30 festgestellten und gemittelten Verschleißzustand der Innenwand 8'' des Messerkranzes 8 bzw. seiner Verschleißschuhe 46 und zum anderen von dem eingegebenen angestrebten Schneidenvorstand der Messer 32 über diese Innenwand 8''. Da die Schleifscheibe 17 sich allmählich abnutzt, wird nach jedem Schärfprozeß der jeweils aktuelle Durchmesser der Schleifscheibe 17 in einer nicht dargestellten Abrichteinrichtung festgestellt und als Korrekturfaktor in die Vorschubprogrammierung eingegeben.

[0021] Nach Ablauf des auf diese Weise von der elektronischen Zentralsteuerung programmierten Schleifvorschubes sind dann sämtliche Messer 32 mit dem gewünschten Schneidenvorstand wieder scharf. Nunmehr schaltet die Programmsteuerung sämtliche Drehantriebe ab und bringt alle Gerätschaften in ihre Ausgangspositionen zurück. Jetzt kann der Messerkranz 8 von der Drehscheibe 7 gelöst und mittels des Ein- und Ausbauschlittens 16 auf den Spezialwagen 47 verfrachtet und dort für einen Messerkranzwechsel an einer Zerspanmaschine bereitgehalten werden.

[0022] Im Unterschied zu der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise kann in den Fällen, in denen nach dem Schneidenverschleiß noch ein genügend großer Messervorstand zum Abschleifen zur Verfügung steht, das Vorschieben der Messer auch erst nach dem Nachschärfen ihrer Schneiden erfolgen. Das trifft z.B. bei Zerspanern zu, die für die Erzeugung relativ dicker Späne ausgelegt sind. In solchen Fällen muß einerseits der für das Nachschärfen erforderliche Schleifvorschub zwar als Erfahrungswert in das Steuerprogramm eingegeben werden, doch ergibt sich andererseits hier der Vorteil, daß die Justiereinrichtung 28 den Vorstand der bereits nachgeschärften Schneiden individueller und damit exakter an dem örtlichen Verschleißzustand der Innenwand 8'' des Messerkranzes 8 ausrichtet.

Ansprüche

1. Arbeitsverfahren zum Nachschärfen der Messer von Zerkleinerungsmaschinen, insbesondere von Zerspanmessern, die in zylindrischen Messerträgern durch lösbare Klemmung derart gehaltert sind, daß ihre Schneiden im Arbeitsprozeß auf einem gemeinsamen Kreis liegen, dadurch gekennzeichnet, daß das Schärfen der Messer durch Schleifen bei ihrem im Messerträger eingebauten Zustand unter dessen langsamen Drehens erfolgt, daß vor dem Schärfen sämtliche Messer nacheinander in ihrer Halterung gelockert und um einen dem Schneidenverschleiß entsprechenden Betrag in ihren Wirkbereich vorgeschoben und in dieser Stellung erneut festgeklemmt werden und daß der zur Erzielung eines angestrebten Schneidenvorstandes über die maßgebliche Fläche des Messerträgers erforderliche radiale Schleifvorschub unter Berücksichtigung des Verschleißzustandes dieser Fläche vorprogrammiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der für das Vorprogrammieren des radialen Schleifvorschubes benötigte Verschleißzustand der maßgeblichen Fläche des Messerträgers beim einzelnen Vorschieben der Messer ertastet und daraus ein Mittelwert gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor und nach dem Schärfen die Messer und ihre Halterungen durch ein unter Druck zugeführtes Medium gesäubert werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schärfen unter Zuführung eines Kühlmittels erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Nachschärfen der Messerschneiden der Messerträger aus der Zerkleinerungsmaschine ausgebaut und in einer speziellen Schärfvorrichtung behandelt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, speziell zum Nachschärfen der Messer eines Messerkranzes, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Maschinengestell (1) eine Drehscheibe (7) für den Messerkranz (8) sowie eine translatorisch bewegte Schleifeinheit (17) gelagert sind und daß eine Justiereinrichtung (28) für einen dem Schneidenverschleiß entsprechenden gleichmäßigen Vorschub der Messer (32) über die zylindrige Innenwand (8'') des Messerkranzes (8) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifeinheit (17) aus einer rotierbaren Schleifscheibe (18) besteht, deren Support (21) auf einem Kreuzschlitten (22, 23) sowohl in axialer als auch in radialer Richtung bewegbar ist und daß die Stelleinrichtung für den gleichmäßigen Schneidenvorstand zumindest einen auf die Messerrückseiten wirkenden Messerstößel (39) sowie einen den Messervorschub begrenzenden Messeranschlag (29) umfaßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Messeranschlag (29) ein Positionstaster (30) für die Erfassung des Verschleißzustandes der Messerkranz-Innenwand (8'') zugeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionstaster (30) in eine elektronische Steuereinrichtung integriert ist, die den zur Erzielung des angestrebten Schneidenvorstandes erforderlichen radialen Vorschub der Schleifeinheit (17) in Abhängigkeit vom Verschleißzustand der Messerkranz-Innenfläche (8'') programmiert.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung für den Messervorschub aus einer Werkzeugkombination (34) besteht, die eine Schraubspindel (36) zum selbsttätigen Lockern der Messerhalterung (15) sowie einen auf die Messerhalteplatten (38) wirkenden Niederhalter (40) umfaßt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenfolge der Funktionsabläufe der Werkzeugkombination (35) von einer automatischen Folgeschaltung gesteuert wird.

Zeichnung