[0001] In der DE-PS 43 16 514 C2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, die
es ermöglichen, die Schneiden von Messern, die in zylindrischen, rotierbaren Messerträgern
von Zerkleinerungsmaschinen mittels lösbarer Klemmung gehaltert sind, durch Schleifen
nachzuschärfen, ohne hierzu die Messer aus dem Messerträger ausbauen zu müssen. Bei
diesem bereits bekannten Nachschärfen geschieht das Schleifen der Messerschneiden
bei sich ständig langsam drehenden Messerträger, währendessen der entsprechend dem
Verschleißzustand programmierte Schleifvorschub in Radialrichtung erfolgt. Speziell
für Messerkränze mit nach innen gerichteten Schneiden, wie sie beispielsweise für
die Zerspanung von Holz Verwendung finden, ist in dieser Patentschrift auch schon
eine besondere Schärfvorrichtung vorgeschlagen, bei der auf einem Maschinengestell
eine Drehscheibe für den Messerkranz sowie ein translatorisch bewegbares Schleifaggregat
gelagert sind, wobei eine Justiereinrichtung für einen dem Schneidenverschleiß entsprechenden,
gleichmäßigen Vorschub der Messer nach innen über die zylindrige Innenwand des Messerkranzes
hinaus vorgesehen ist.
[0002] Diese Vorschläge erbringen bereits den beträchtlichen technischen und wirtschaftlichen
Fortschritt, daß das umständliche, zeitaufwendige und verletzungsträchtige Hantieren
mit den relativ schweren Messerpaketen entfallen kann. In Anbetracht der durch den
raschen Schneidenverschleiß bedingten häufigen Messerwechsel werden damit nicht nur
dem Wartungspersonal die Instandsetzungsarbeiten erheblich erleichtert, sondern es
werden auch die Ausfallzeiten der Zerkleinerungsmaschinen beträchtlich reduziert.
Zudem ist hier auch schon dafür Sorge getragen, daß die aktuellen Verschleißzustände
in den den Messerschneiden benachbarten Bereichen des Messerträgers erfaßt und in
die Programmierung des Schleifvorschubes einbezogen werden, wodurch der für den Arbeitsprozeß
wirksame Schneidenvorstand über die für das angestrebte Zerkleinerungsprodukt jeweils
maßgebliche Innenfläche des Messerträgers auch noch nach mehrmaligem Nachschärfen
unverändert bleibt.
[0003] Indes hat diese Schärfmethode den Nachteil, daß infolge des ständigen Drehens des
Messerträgers während des Schleifens die Stirnseite der Messer eine Kontur erhält,
die mit dem Schneidenflugkreis konform verläuft, was zwangsläufig den Freiwinkel Null
ergibt. Zwar hat sich der Freiwinkel Null bei der Verarbeitung vieler Materialien
bewährt, doch gibt es Stoffe, deren Eigenschaften, wie Dichte und Reibungskoeffizient,
einen darauf abgestimmten spezifischen Freiwinkel erfordern. Das ist beispielsweise
bei einigen Holzarten der Fall, bei denen wegen ihrer hohen Dichte und/oder ihres
durch einen hohen Harzanteil bedingten großen Reibungsbeiwertes der Freiwinkel Null
eine zu große Wärmeerzeugung bei der Zerspanung verursacht.
[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Nachschärfen der Messer im eingebauten
Zustand unter Schaffung eines den Stoffeigenschaften des jeweils zu verarbeitenden
Materials angepaßten Freiwinkels zu ermöglichen, ohne dabei auf die sonstigen, mit
der in der DE-PS 43 16 514 C2 beschriebenen Schärfmethode bereits erreichten Vorteilhaftigkeiten
verzichten zu müssen.
[0005] Diese Aufgabe wird ausgehend von dem in der DE-PS 43 16 514 C2 beschriebenen Arbeitsverfahren
zum Nachschärfen von Messern im eingebauten Zustand durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten
Verfahrensmaßnahmen gelöst. Dadurch, daß der Schleifprozeß an den einzelnen Messerschneiden
bei jeweils in definierter Position arretiertem Messerträger erfolgt, erhält die Stirnseite
der Messer eine Kontur, die dem Radius des Schleiforgans entspricht, so daß die an
die Messerstirnseite und an den Schneidenflugkreis angelegten Tangenten den entsprechenden
Freiwinkel ergeben.
[0006] Wird das Schärfverfahren gemäß Anspruch 2 in der Weise ausgestaltet, daß das Vorschieben
der Messer und das Schleifen ihrer Schneiden jeweils gleichzeitig erfolgen, so wird
der Schärfprozeß zeitlich beträchtlich abgekürzt.
[0007] Werden gemäß Anspruch 3, wie aus der DE-PS 43 16 514 C2 an sich bereits bekannt,
beim Vorschieben der Messer die ihren Schneiden benachbarten Verschleißzustände des
Messerträgers erfaßt und in die Programmierung des Schleifvorschubes einbezogen, so
wird der für das jeweilige Zerkleinerungsprodukt optimale Schneidenvorstand unter
Berücksichtigung des aktuellen Verschleißzustandes des Messerträgers erzielt.
[0008] Bildet gemäß Anspruch 4 beim Vorschieben der Messer das Schleiforgan selbst den Anschlag
für die verschlissenen Schneiden, so ergibt dies zwar eine erhebliche Vereinfachung
des Schärfprozesses, doch muß dabei nach mehreren Schärfprozessen eine allmähliche
Vergrößerung des Schneidenvorstandes über die Innenwand des Messerkranzes in Kauf
genommen werden.
[0009] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann gemäß Anspruch 5 der Messerträger aus
der Zerkleinerungsmaschine ausgebaut und in einer speziellen Schärfvorrichtung behandelt
werden.
[0010] Diese Schärfvorrichtung unterscheidet sich von der in der DE-PS 43 16 514 C2 beschriebenen
Vorrichtung gemäß Anspruch 6 im wesentlichen dadurch, daß die Vorschubbahn des Schleifsupports
zu dem die jeweilige Messerschneide tangierenden Radialstrahl des Schneidenflugkreises
um den angestrebten Freiwinkel geneigt ist.
[0011] Weitere Einzelheiten der speziellen Schärfvorrichtung ergeben sich aus den nachfolgenden
Vorrichtungsansprüchen 7 bis 11, bei denen weitgehend auf die aus der DE-PS 43 16
514 C2 bereits bekannten Merkmale zurückgegriffen werden kann.
[0012] Besonders erwähnenswert ist die im Anspruch 8 gekennzeichnete Maßnahme, wonach der
Neigungswinkel der Vorschubbahn des Schleifsupports verstellbar ist, wodurch die in
der Aufgabenstellung enthaltene Zielsetzung, den Freiwinkel den Eigenschaften des
zu verarbeitenden Materials anpassen zu können, realisierbar ist.
[0013] In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung speziell für einen Messerkranz
zur Zerspanung von Holzschnitzeln dargestellt und im folgenden näher beschrieben.
Es zeigt:
- Fig. 1
- die Frontansicht einer Nachschärfvorrichtung gemäß der Erfindung;
- Fig. 2
- eine Schnittdarstellung dieser Vorrichtung gemäß der Linie II-II in Fig. 1;
- Fig. 3
- eine Seitenansicht dieser Vorrichtung in Pfeilrichtung III in Fig. 1;
- Fig. 4
- Einzelheiten dieser Vorrichtung in vergrößertem Maßstab;
- Fig. 5
- eine spezielle Einzelheit in noch größerem Maßstab;
- Fig. 6
- die Schleifgeometrie des erfindungsgemäßen Schärfverfahrens, dargestellt an einem
stark vergrößertem Messer.
[0014] Gemäß Fig. 1 und 2 besteht die Nachschärfvorrichtung aus einem Maschinengestell 1,
an dem ein Geräteträger 2 mittels einer kreisförmigen, vertikalen Tragplatte 3 befestigt
ist. 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 ist von einem Ritzel 9 antreibbar, wobei sein Antriebsmotor 10 an
der Rückseite des Maschinengestells 1 angeflanscht ist. Das Maschinengestell 1 ist
von einem Schutzgehäuse 12 umgeben, das mit Rücksicht auf eine übersichtliche Darstellung
der erfindungswesentlichen Teile nur in den Fig. 2 und 3 eingezeichnet ist. An dem
Maschinengestell 1 ist eine pneumatisch betätigte Arretiereinrichtung 4 angebracht,
deren Arretierbolzen 5 beim schrittweisen Weiterdrehen des Messerkranzes 8 nacheinander
in Positionsbohrungen 14 einrastet, die an einer seiner beiden Ringscheiben 13 den
einzelnen Messerhalterungen 15 in der Weise zugeordnet sind, daß sie auf der Verlängerung
einer Geraden liegen, die den Mittelpunkt M des Messerkranzes 8 mit der jeweiligen
Messerschneide S verbindet.
[0015] Im unteren Bereich des Maschinengestells 1 ist ein aus zwei parallelen Tragstangen
11 bestehender, pneumatisch betätigter Ausbauschlitten 16 vorgesehen, mittels dem
der Messerkranz 8 in bzw. aus der Nachschärfvorrichtung ein- und ausgeschoben werden
kann.
[0016] Auf dem Geräteträger 2 ist ein Schleifaggregat 17 angebracht, das aus einer Schleifscheibe
18, einem Antriebsmotor 19 und einem Riementrieb 20 besteht. Das Schleifaggregat 17
ist auf einem Support 21 befestigt, der auf einer Vorschubbahn 22 in radialer Richtung
und auf einer axialen Gleitführung 23 in axialer Richtung bewegbar ist. Die axiale
Hin- und Herbewegung während des Schärfprozesses besorgt eine von Endschaltern gesteuerte
Hydraulikeinheit 24. Zur programmierten Vorschubbewegung des Schleifaggregates 17
dient ein programmgesteuerter Spezialantrieb 25. Zum Schutz der Vorschubbahn 22 ist
eine Faltenbalgmanschette 26 vorgesehen.
[0017] Des weiteren ist am Geräteträger 2 eine Justiereinrichtung 28 angebracht, die aus
einem pneumatisch betätigbaren Messeranschlag 29 besteht, dem ein Positionstaster
30 zur Erfassung des Verschleißzustandes der Innenwand 8' des Messerkranzes 8 zugeordnet
ist. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, kann durch Beilegen dünner Distanzplättchen 31 am
Messeranschlag 29 der gleichmäßige Vorschub der Zerspanmesser 32 dem jeweiligen Schneidenverschleiß
angepaßt werden. Die programmgesteuerte Radialbewegung des Messeranschlages 29 besorgt
eine Pneumatikeinheit 33.
[0018] Erfindungsgemäß ist, wie anhand der in Fig. 6 dargestellten Schleifgeometrie näher
erläutert, die Vorschubbahn 22 des Schleifsupports 21 zu dem den Wirkbereich des Schleifaggregates
17 tangierenden Radialstrahl R des Schneidenflugkreises K
R um den angestrebten Freiwinkel ϕ geneigt. Außerdem ist, wie aus Fig. 4 ersichtlich,
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung der Wirkbereich des Schleifaggregates
17 zur Wirkrichtung der Justiereinrichtung 28 um den Vorsatzwinkel α versetzt, was
zur Folge hat, daß die Vorschubbahn 22 des Schleifsupports 21 zur Wirkrichtung der
Justiereinrichtung 28 um den Winkel (α-ϕ) geneigt ist.
[0019] 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. Sie besteht aus drei Schraubspindeln 36 zum Lockern und Wiederanziehen
der Klemmschrauben 37 an den Messerhalterungen 15; ferner aus zwei Messerstößeln 39
zum einzelnen Vorschieben der Messer 32 und schließlich aus zwei Niederhaltern 40,
die das Ruhigstellen der gelockerten Messerhalteplatten 38 während des Vorschiebens
der Messer besorgt. Sämtliche Werkzeuge 36, 39 und 40 werden programmgesteuert pneumatisch
betätigt. Im unteren Bereich des Werkzeugständers 34 ist außerdem eine Preßluftdüse
41 angebracht, die ebenfalls auf einer Gleitschiene 42 mittels einer von Endschaltern
gesteuerten Pneumatik in Achsrichtung hin- und herbewegbar ist.
[0020] Die in der Fig. 6 an einem stark vergrößert dargestellten Messer 32 demonstrierte
Schleifgeometrie zeigt eine Messerschneide S, deren Lage durch die den Positionsbohrungen
14 entsprechende Arretierposition P definiert ist. In ihr schneiden sich der von der
Mitte M des Schneidenflugkreises K
R ausgehende Radialstrahl R und der von der Mitte m des Schleifkreises K
r ausgehende Radialstrahl r, wobei die ihnen zugeordneten Tangenten t
R und t
r den Freiwinkel ϕ einschließen. Der Schleifvorschub v erfolgt in Richtung des Radialstrahles
r des Schleifkreises k
r, wobei die Stirnfläche F des Messers eine konkave, dem Schleifkreis k
r entsprechende Kontur erhält.
[0021] Die als Ausführungsbeispiel der Erfindung beschriebene Nachschärfvorrichtung arbeitet
wie folgt:
[0022] Nach Ausbau eines Messerkranzes 8 aus einer Zerspanmaschine wird der auf einem Spezialwagen
44 in den Schärfraum gefahrene und dort vor der Nachschärfvorrichtung in der aus Fig.
2 ersichtlichen Position in Stellung gebracht. Sodann wird der Einund Ausbauschlitten
16 so weit ausgefahren, daß seine Tragstangen 11 den Messerkranz 8 untergreifen und
ihn bei ihrer Rückbewegung in die in der Drehscheibe 7 vorgesehene Zentrierung ziehen,
worin er dann befestigt wird. Nun wird der Messerkranz 8 zunächst einer Reinigungsprozedur
mittels der hin- und herbewegbaren Preßluftdüse 41 bei sich langsam drehenden Messerkranz
8 unterzogen. Anschließend rastet der Arretierbolzen 5 der Arretiereinrichtung 4 in
eine der Positionsbohrungen 14 des Messerkranzes 8 ein, wodurch die betreffende Messerschneide
S die Verbindungsgerade zwischen dem Mittelpunkt M des Messerkranzes 8 und der Arretierposition
P tangiert. Dabei schließt die Richtung des Schleifvorschubes v, wie in Fig. 6 schematisch
dargestellt, mit dieser Geraden den Freiwinkel ϕ an der Messerschneide S ein.
[0023] Nun beginnt der zentral gesteuerte, automatische Funktionsablauf des eigentlichen
Schärfprozesses: Zunächst lockern die Schraubspindeln 36 die Klemmschrauben 37 der
betreffenden Messerhalterung 15. Zugleich wird der Messeranschlag 29 der Justiereinrichtung
28 von seiner Pneumatik 33 radial so weit vorgeschoben, bis der ihm zugeordnete Positionstaster
30 an einer der betreffenden Messerschneide S benachbarten Stelle der Innenwand 8'
des Messerkranzes 8, also z.B. an dem benachbarten Verschleißschuh 43 anliegt. Nun
werden die Niederhalter 40 und die Messerstößel 39 aktiviert und dabei das betreffende
Messer 32 im Messerkranz 8 so weit nach innen geschoben, bis seine Schneide S am Messeranschlag
29 der Justiereinrichtung 28 anstößt.
[0024] Diese Messerstellung wird nun durch Wiederanziehen der Klemmschrauben 37 mittels
der Schraubspindeln 36 bei gleichzeitigem Zurückziehen der Messerstößel 39 und der
Niederhalter 40 fixiert. Daraufhin veranlaßt die zentrale Steuerung das Zurückziehen
des Messeranschlages 29 und des Arretierbolzens 5 aus der Positionsbohrung 14 sowie
das Weiterdrehen des Messerkranzes 8 um eine Messerteilung, wonach der Arretierbolzen
5 in die nächste Positionsbohrung 14 einrastet. Daraufhin wiederholt sich das Vorschieben
der Messer in der beschriebenen Weise.
[0025] Kommt nach mehrmaligem Weiterdrehen des Messerkranzes 8 das als erstes vorgeschobene
Messer in den Wirkbereich der Schleifscheibe 18, im dargestellten Ausführungsbeispiel
also nach fünfmaligem Weiterdrehen, so wird der Schleifprozeß in Gang gesetzt. Von
nun an erfolgt das Schleifen der Messerschneiden S zugleich mit dem Vorschieben der
Messer an einer anderen Stelle bei ein und derselben Arretierungsposition des Messerkranzes
8.
[0026] Hierzu veranlaßt die Folgesteuerung die Zustellung des Schleifsupports 21 so weit
zum Messerkranz 8 hin, bis die in Gang gesetzte Schleifscheibe 18 in Kontakt mit einem
der vorgeschobenen Messer 32 kommt. Dabei nimmt die Schleifscheibe 18 ein Drehmoment
auf, das die Stromaufnahme ihres Antriebsmotors 19 signifikant erhöht und somit als
Steuerimpuls der Programmautomatik den Beginn des wirksamen Schleifvorschubes signalisiert.
Dabei bewegt der programmgesteuerte Spezialantrieb 25 das Schleifaggregat 17 allmählich
gegen die Stirnfläche F des betreffenden Messers 32.
[0027] Dieser in der Regel nur einige Zehntel Millimeter betragende Schleifvorschub v wird
durch zwei Parameter vorprogrammiert, und zwar zum einen von den vom Positionstaster
30 festgestellten örtlichen Verschleißzuständen der Innenwand 8' des Messerkranzes
8, also z.B. seiner Verschleißschuhe 46, und zum anderen von dem vorgegebenen Schneidenvorstand
der Messerschneiden S über die Innenwand 8'. Während des besagten Schleifvorschubes
wird die Schleifscheibe 18 zusätzlich langsam axial hin- und herbewegt. Sobald jeweils
der Schleifprozeß an einem Messer 32 und der an anderer Stelle des Messerkranzes 8
getätigte Messervorschub abgeschlossen sind, werden die beiden Wirksysteme in ihre
Ausgangpositionen zurückbewegt und der Messerkranz 8 um eine Messerteilung weitergedreht.
Sind sämtliche Messer 32 nacheinander vorgeschoben, so wird der Schleifprozeß für
die aufgrund des Winkelversatzes α der beiden Wirkbereiche von Justierung und Schleifen
noch nicht geschärften Messer 32 separat fortgesetzt. Nach Abschluß des geschilderten
Schärfprozesses sind dann die Schneiden S aller Messer 32 bei konstantem, gleichmäßigem
Schneidenvorstand über die Innenwand 8' des Messerkranzes 8 wieder scharf.
1. Arbeitsverfahren zum Nachschärfen der Messer von Zerkleinerungsmaschinen, insbesondere
der Zerspanmesser für Holz, die in einem zylindrischen, rotierbaren Messerträger durch
lösbare Klemmung derart gehaltert sind, daß ihre Schneiden im Arbeitsprozeß auf einem
gemeinsamen Flugkreis liegen, wobei das Schärfen durch Schleifen bei ihrem im Messerträger
eingebauten Zustand erfolgt, wozu 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,
dadurch gekennzeichent, daß der Schleifprozeß an den einzelnen Messerschneiden (S)
bei jeweils arretiertem Messerträger erfolgt, wobei der Schleifvorschub (v) längs
des Radialstrahles (r) des Schleifkreises (Kr) erfolgt, der mit dem an der jeweiligen Arretierposition (P) des Messerträgers orientierten
Radialstrahl (R) des Schneidenflugkreises (KR) an der Messerschneide S den Freiwinkel (ϕ) einschließt (Fig. 6).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschieben der Messer
jeweils gleichzeitig mit dem Schleifen ihrer Schneiden (S) bei gleichen Arretierpositionen
(P) des Messerträgers erfolgen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorschieben der
Messer die den Schneiden (S) benachbarten Verschleißzustände des Messerträgers erfaßt
und in die Programmierung des Schleifvorschubes einbezogen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorschieben der
Messer das Schleiforgan selbst den Justieranschlag für die verschlissenen Messerschneiden
bildet.
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 Schleifvorrichtung behandelt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, speziell zum Nachschärfen
eines Messerkranzes (8) mit nach innen gerichteten Schneiden (S), bei der auf einem
Maschinengestell (1) eine den Messerkranz (8) aufnehmende Drehscheibe (7) gelagert
sowie auf einem stationären Geräteträger (2) der Support (21) eines Schleifaggregates
(17) translatorisch bewegbar ist, dadurch gekennzeichent, daß die Vorschubbahn (22)
des Schleifsupports (21) zum die jeweilige Messerschneide (S) tangierenden Radialstrahl
(R) des Schneidenflugkreises (KR) um den angestrebten Freiwinkel (ϕ) geneigt ist (Fig. 4).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der eine Justiereinrichtung (28) für einen dem Schneidenverschleiß
entsprechenden gleichmäßigen Vorschub der Messer (32) über die zylindrige Innenwand
(8') des Messerkranzes (8) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkbereich
des Schleifaggregates (17) zur Wirkrichtung der Justiereinrichtung (28) um einen Versatzwinkel
(α) versetzt ist, wobei die Vorschubbahn (22) des Schleifsupports (21) zur Wirkrichtung
der Justiereinrichtung (28) um den Versatzwinkel (α), abzüglich des angestrebten Freiwinkels
(ϕ), also um den Winkel (α-ϕ) geneigt ist (Fig. 4).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeicnet, daß der Neigungswinkel (α-ϕ) der
Vorschubbahn (22) des Schleifsupports (21) zwecks Veränderbarkeit des Freiwinkels
(ϕ) verstellbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifaggregat
(17) aus einer rotierbaren Schleifscheibe (18) besteht, deren Support (21) außer auf
der Vorschubbahn (22) zugleich auf einer axialen Gleitführung (23) mittels einer Hydraulikeinheit
(24) hin- und herbewegbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung
(35, 28) für den gleichmäßigen Messervorschub zumindest einen auf die Rückseite der
Messer (32) wirkenden Stößel (39) sowie einen den Messervorschub begrenzenden Anschlag
(29) aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Messeranschlag (29)
der Justiereinrichtung (28) ein Positionstaster (30) für die Erfassung der Verschleißzustände
an der Innenwand (8') des Messerkranzes (8) zugeordnet ist, der in eine elektronische
Steuereinrichtung integriert ist, die den zur Erzielung des angestrebten Schneidenvorstandes
erforderlichen Schleifvorschub (v) in Abhängigkeit von den gemittelten Verschleißzuständen
programmiert.