CN1327408A - 设定切削间隙的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在一具有切削刀片并可绕其旋转件轴线转动的旋转件与一带有切削刃、可固定在适当位置并可相对于旋转件的切削刀片而设定的刀片相对体之间设定切削间隙,用以通过一垂直于旋转件轴线而作用的调节机构来优化该间隙的装置,该调节机构具有一引导于一直线引导件中的滑块,该直线引导件设置成略微偏离于与旋转件轴线平行的位置一个角度,刀片相对体设置在滑块上而确保切削刃与切削刀片之间的平行度,或设置一U形刀片相对体,其腿部由设定切削间隙用的压力元件分开地弹性压迫。而且,本发明还涉及一种在一旋转件与一固定的切削刃之间设定切削间隙的方法。

Description

设定切削间隙的装置及方法
本发明涉及一种用于在一具有切削刀片并可绕其旋转件轴线转动的旋转件与一带有切削刃并可固定在适当位置的刀片相对体之间设定切削间隙的装置，并涉及一种如权利要求1和15的前序部分所述的设定切削间隙的方法。
这种装置已由出版物DE3620015A1揭示。在该装置中，具有切削刀片的旋转件和带有切削刃的固定刀片相对体之间的切削间隙是通过两个彼此垂直的调节装置而相对于旋转件轴线设定的。而且，相对于旋转件轴线的平行度由两个可以彼此独立调节的楔形调节滑块重新调节。这种结构的用于设定切削间隙的调节机构需要至少四个彼此独立的驱动装置，以使切削刃准确地对齐。此外，现有装置的缺点还在于，对切削间隙的重新调节只能在机器停机时、也就是在具有切削刀片的旋转件停下时，例如通过测隙规或其它辅助测量装置进行。
DE69211672T1揭示了一种具有一刀片滚筒的切削装置，它包括一刀片，该刀片可由一直线引导件在滚筒体内径向调节，并由弹簧件保持在适当位置。
EP0318132揭示了一种设定切削间隙的方法，其中用加热元件或冷却元件分别对一切削刀片或一光滑的相对滚筒进行加热或冷却。
EP0318174揭示了一种由一U形支承件的一个腿部支承的切削刃，其中用螺钉来减小所述U形支承件的腿部之间的距离，以在维修过程中设定间隙。
本发明的目的在于提供一种调节机构，它即使在工作过程中也可以通过一驱动装置来设定和重新调节，同时可保持具有切削刀片的可旋转的旋转件与切削刃之间的平行度。
该目的由权利要求1和15的主题来实现。较佳实施例的特征描述于从属权利要求中。
为实现此目的，设想使用压力元件作为驱动装置来设定切削间隙。为此，刀片相对体具有一U形的截面，它具有一形成切削刃的第一腿部和一支承刀片相对体的第二腿部。在U形截面形状的刀片相对体的第一和第二腿部之间设置使刀片相对体弹性弯曲分开以便进行切削间隙的精细设定的压力元件。
这种方案的优点在于，甚至在亚微米精度范围内，也可以在具有切削刀片的旋转件转动时、于工作过程中重新调节切削刃与切削刀片之间的切削间隙。为此，压力元件在亚微米精度范围内将两个腿部压开，从而将切削刃朝旋转件的切削刀片方向压。所使用的压力元件最好是珀尔贴元件，它们通过施加可变的外部电压而膨胀，从而使腿部弯曲分开，因此使切削刃在亚微米精度范围内朝旋转件移动。另外，这种结构的优点还在于，在一传感器与一珀尔贴元件之间可使用一反馈回路，使切削间隙可在亚微米精度范围内适应于不同的工作条件。
在一较佳的实施例中，调节机构具有一引导于一直线引导件的滑块，并具有带切削刃的刀片相对体，该直线引导件设置成略微偏离于与旋转件轴线平行的位置一个角度，该刀片相对体固定于滑块而确保切削刃和切削刀片的平行度。因此，刀片相对体相对于滑块具有一非常尖锐的角度，该锐角对应于旋转件轴线与直线引导件之间的锐角，使得具有切削刃的刀片相对体在滑块于直线引导件上调节的过程中完全平行于旋转件轴线。
这种调节机构的优点不仅在于，可以用一单个中央直线引导件来相对于旋转件的刀片而调节切削刃，而且还在于可仅用一个直线引导件提供在两个彼此垂直的空间方向上(如现有技术中公知的)相对于旋转件轴线的调节。这意味着与以前的方案相比可大大节省材料和成本，并可以实现自动调节，这尤其是因为相对于旋转件轴线设置成一锐角的直线引导件仅需要一个驱动装置。另外，例如如果旋转件在工作过程中发生热膨胀，可以连续地补偿旋转件的热膨胀，并通过滑块在直线引导件上的自动调节将该膨胀效果用于切削间隙的设定上。
此外，U形刀片相对体的优点在于，带有切削条的第一腿部可弹性变形并具有柔性，因而因例如在塑料线束中的微细固体颗粒造成的故障不会导致切削刃的总故障或造成刀片体的永久性损坏。
在一较佳实施例中，刀片相对体具有至少一个传感器用于记录刀片相对体的切削刃与转动的旋转件的切削刀片之间的可测量距离变量。这样做的优点在于，为在工作过程中重新调节或匹配切削间隙的设定，无须以表格形式记录检验值或对其进行储存以使切削间隙的设定以最佳方式适应于工作条件，而是可用传感器来记录可测量距离变量，并且可通过一相应的控制结构将切削间隙深度保持在一个设定点。
为形成一切削刃，刀片相对体最好具有一切削条，该切削条最好延伸于刀片相对体的整个长度上。这种切削条的优点在于，可以在任何时候、而不是在必须产生新的刀片相对体的同时对其进行更换。
在本发明的一较佳实施例中，所使用的压力元件是热力销，它们可以因外界温度升高或主动的加热或冷却而产生长度变化，从而引起刀片体的弹性弯曲分开的变化，这样便可以在工作过程中设定切削间隙，如果使用传感器的话，可以控制切割间隙。
最后，可以使用的压力元件最好是位于刀片相对体的腿部之间的液力或气力驱动致动器，然而，这些致动器必须针对空间和供料要求而专门设计。可使用的压力元件最好还可以是电机驱动致动器，它们最好可通过一共用凸轮轴设定。
U形截面形状的刀片相对体的开口的侧面最好具有一罩盖，其优点在于，可保护压力元件免受飞溅的水和颗粒的影响。
在另一较佳实施例中，切削条中和刀片相对体中的彼此对齐的开口可确保切削间隙深度由至少一个传感器记录。该传感器最好设置在中央区域，使得可直接记录中央区域中的刀片相对体的起拱，并且在U形截面形状的刀片相对体的腿部之间有压力元件时可直接补偿中央区域中的切削间隙的变宽。
当使用两个传感器时，这些传感器均匀地分布于刀片相对体的长度上，使刀片相对体具有三个区域，相邻区域之间设置传感器用于记录切削间隙深度。利用最好是至少三个压力元件与一或多个传感器的相互作用，负载引起的和/或温度引起的切削间隙变化可通过用一控制回路将传感器所记录的切削间隙变量反馈给一控制装置而由刀片体中的压力元件补偿。所以，可用压力元件以0.001毫米的精度在0.01毫米到0.5毫米之间有利地调节刀片相对体的设定。控制装置也可以在滑块和直线引导件之间造成相互作用，用于在旋转件的刀片与刀片相对体的切削刃之间的距离上实现直至10毫米的粗调。
滑块也可以用一测微规而相对于直线引导件进行调节，该测微规由一步进电机自动驱动，并且如果需要的话，通过控制装置反馈连接于传感器中的一个。通过使用测微规和一锐角，也可以将粗设定用于亚微米精度范围的细调，但只有在刀片相对体不发生变形或所发生的变形不在亚微米范围内时才可如此。
本发明尤其适用于热塑性线束的起粒装置。通过一模板使这种塑料线束形成熔融状态，并通常将其冷却到一个熔化温度以下的温度，因而可通过一对滚筒将无粘性的塑料线束输送到一起粒装置的切削刀片。
本发明最好还涉及一种在一具有切削刀片并可绕其旋转件轴线转动的旋转件与一带有一切削刃、可固定于适当位置并可相对于旋转件的刀片而设定的刀片相对体之间设定切削间隙，用以通过一垂直于旋转件轴线而作用的调节机构来优化该间隙的方法。该方法具有以下步骤：
1.在旋转件转动和刀片相对体固定时通过至少一个传感器记录切削间隙深度；
2.通过传感器与一直线引导件的测微规驱动装置之间的相互作用来细调切削间隙，该引导件相对于旋转件轴线设置成一锐角，其滑块保持刀片相对体的切削刃平行于旋转件轴线；
3.通过一控制装置重新调节切削间隙，该控制装置将所记录的切削间隙深度与预定的设定点相比较，并通过测微规驱动装置最佳地调节切削间隙深度。
本发明的这种方法相对于现有技术的优点在于，仅需要一个致动驱动装置和一个传感器以及一个控制装置来最佳地调节切削间隙深度。然而，用这种方法不能补偿刀片相对体的切削刃的变形和/或偏移。这可以通过一种具有以下步骤的方法来实现：
1.在旋转件转动和刀片相对体固定时通过至少一个传感器记录切削间隙深度；
2.通过相对于一直线引导件调节一滑块而使切削刃粗略接近转动的切削刀片，该直线引导件相对于旋转件轴线设置成一锐角；
3.通过用至少一个设置在刀片相对体中并与一控制装置相互作用的传感器在工作过程中监控切削间隙来细调切削间隙深度；
4.对转动的旋转件与固定的切削刃之间测得的距离变量进行分析并将其与控制装置中的设定点相比较；
5.通过将调节指令发送给压力元件来校正切削间隙，这些压力元件设置在刀片相对体中并作用于一带有刀片相对体的切削刃的弹性腿部上。
这种方法的优点在于，即使是切削刃的最小的、甚至在亚微米精度范围内的偏移和磨损，也可以在工作过程中得到重新调节和补偿，因而可以使切削刃以预定的切削间隙保持直线，并相对于旋转件的切削刀片保持平行。
下面参照附图通过代表性的实施例来更详细地说明本发明的其它的优点、特征和可能的应用。
图1是本发明一实施例的用于设定切削间隙的装置的结构的剖视示意图，
图2是本发明一实施例的纵向剖面的详图。
图1表示一种在一具有切削刀片11并可绕其旋转件轴线10转动的旋转件1与一带有一切削刃9、可固定于适当位置并可相对于旋转件1的刀片11而设定的刀片相对体12之间设定切削间隙，用以通过一相对于旋转件轴线10径向作用的调节机构来优化该间隙的装置。为此，如图2中清楚示出的，该调节机构具有一引导于一直线引导件8中的滑块13。为此，直线引导件8相对于旋转轴线10设置成一锐角α，刀片相对体12设置在滑块13上而确保切削刃9与切削刀片11之间的平行度。
设置一传感器元件3用于记录刀片相对体12的切削刃9与转动的旋转件1的切削刀片11之间的可测量距离变量。
由于在该实施例中，刀片相对体12具有一切削条20用于形成一切削刃9，因而在切削条20中于旋转件的转动方向(箭头A所示)上制有一开口17，该开口与刀片相对体上的一个开口对齐以容纳一传感器3，该传感器的尺寸例如厚于切削条20的厚度。
传感器3产生一个对应于旋转件1的切削刀片11与刀片相对体12的切削刃9之间的距离变量的信号，被通过馈线18输送到一控制装置7。该控制装置将所记录的距离变量与相应储存和预定的设定点相比较，并通过线19将一致动指令送给一最好是步进电机驱动的测微规，该测微规作用于调节驱动装置4上并使滑块13在相对于旋转件轴线10成一锐角的直线引导件8中移动，因而使间隙深度变化。通过这种方式，还可在工作过程中有利地连续改变和重新调节切削间隙的设定。仅用直线引导件8就可简单地将总体切削间隙深度、也就是整个切削刃9的切削间隙深度相对于旋转件1的切削刀片11进行改变和重新调节。在预调节中，10毫米的旋转件直径变化可以通过直线引导件而得到补偿。由于步进电机驱动的测微规，在工作过程中可以以亚微米精度范围重新调节切削间隙深度。
除了通过直线引导件实现的切削间隙深度的基本的可控制性，图1还示出了通过使刀片相对体12的截面具有特殊形状来设定切削间隙以实现重新调节。在图1的该实施例中，刀片相对体12具有一U形截面，它具有一第一腿部14和一第二腿部15。在图1的示意图中，于腿部14和15之间示出一压力元件6，它在该实施例中构成一热力销。该热力销可被加热，使其膨胀并分开地压迫U形截面形状的刀片相对体12的两个腿部。为此，热力销可利用一通过馈线21输送的加热电流而保持于不同的温度。
在腿部14和15之间可嵌设多个热力销而使它们分布于刀片相对体12的长度上，它们通过馈线21与控制装置7相互作用。这样，通过不同地加热热力销而使第一腿部在0.5微米到0.5毫米的微米精度范围内相对于第二腿部15发生弹性变形，将切削刃9朝旋转件1的切削刀片11的方向压，从而可有利地补偿切削刃的弯曲和起拱。为此，刀片相对体12的第二腿部15支承抵靠于滑块13，并有一罩盖5覆盖在U形截面形状的刀片相对体12的开口的侧面上，保护传感器和压力元件免受污染。
在该实施例中，传感器3包括一涡流测量器件，它通过馈线18将电信号作为离开旋转件的距离的函数传递至控制装置7。然而，光学和电子或电声传感器也可有利地适用于此。
图2表示本发明用于设定切削间隙的一实施例的纵向剖面的细节。为此，在设计成U形截面形状的刀片相对体12中沿纵向方向以错开地方式设置多个传感器3和多个压力元件，在该细节中是三个传感器3和三个压力元件。图1中所示的罩盖5在图2中被省去，以表示出压力元件6的位置。压力元件6夹持于刀片相对体12的腿部14和15之间，它们在该实施例中作为热力销而对一由控制装置7提供的加热电流起反应。
虚线表示直线引导件的方向，其滑块13支承刀片相对体12并使其平行于旋转件1的圆周和轴线10。直线引导件8相对于旋转件1所成的锐角α可从直线引导件8的虚线看出。滑块13可以由一步进电机(未图示)沿箭头B方向相对于固定的直线引导件移动。在该移动过程中，切削间隙是以一种平行的方式变化。具体说，切削刃9在其长度上相对于旋转件的变形和弯曲可以由使刀片相对体12的腿部14和15弹性弯曲分开的压力元件6以亚微米精度进行补偿。

Claims (16)

1.一种用于在一具有切削刀片(11)并可绕其旋转件轴线(10)转动的旋转件(1)与一带有切削刃(9)、可固定在适当位置并可相对于旋转件(1)的切削刀片(11)而设定的刀片相对体(12)之间设定切削间隙，用以通过一相对于旋转件轴线(10)而径向作用的调节机构来优化该间隙的装置，刀片相对体(12)具有一U形截面，并具有一形成切削刃(9)的第一腿部(14)和一支承刀片相对体(12)的第二腿部(15)，其特征在于，在U形截面形状的刀片相对体(12)的腿部(14，15)之间设置有使刀片相对体(12)的腿部(14，15)弹性弯曲的压力元件(6)，压力元件(6)固定于第二或第一腿部的内侧，并设置成压靠于第一或第二腿部的内侧。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该调节机构具有一引导于一直线引导件(8)中的滑块(13)，该直线引导件(8)设置成略微偏离于与旋转件轴线(10)平行的位置一个角度(α)，刀片相对体(12)设置在滑块(13)上并使在调节过程中确保切削刃(9)与切削刀片(11)之间的平行度。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，该装置另外具有一用于记录切削刃与切削刀片之间的切削间隙深度的传感器和一用于在切削工作过程中使切削间隙深度适应于一设定点的控制装置。
4.如前述任一项权利要求所述的装置，其特征在于，刀片相对体(12)具有一用于形成一切削刃(9)的切削条(20)。
5.如前述任一项权利要求所述的装置，其特征在于，U形截面形状的刀片相对体(12)在U形截面的侧面上具有一罩盖(5)。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，切削条(20)连接于刀片相对体(12)而使切削条(20)中和刀片相对体(12)中的彼此对齐的开口(17)可确保切削间隙深度由至少一个传感器(3)记录。
7.如前述任一项权利要求所述的装置，其特征在于，带有刀片相对体(12)的滑块(13)可通过一步进电机操作的测微规相对于直线引导件(8)设定。
8.如前述任一项权利要求所述的装置，其特征在于，至少设置三个、最好是七个压力元件而分布于刀片相对体(12)的长度上。
9.如前述任一项权利要求所述的装置，其特征在于，压力元件是热力销或珀尔贴元件或机械致动器。
10.如前述任一项权利要求所述的装置，其特征在于，在刀片相对体(12)的长度上于中央区域设置至少有一个传感器(3)，最好设置有多个传感器(3)而均匀分布于刀片相对体(12)的长度上。
11.如前述任一项权利要求所述的装置，其特征在于，在滑块(13)与直线引导件(8)之间的相互作用中可对旋转件(1)的切削刀片(11)与刀片相对体(12)的切削刃(9)之间的距离实现直至10毫米的粗略重新调节。
12.如权利要求5到11的任一项所述的装置，其特征在于，对刀片相对体(12)的设定的直至0.5毫米的重新调节可用压力元件(6)精确调节到0.001毫米。
13.如权利要求5到12的任一项所述的装置，其特征在于，负载引起的和/或温度引起的切削间隙(16)的变化可通过用一控制回路将传感器(3)所记录的可测量距离变量反馈给一控制装置而由刀片体(12)中的压力元件(6)补偿。
14.将前述任一项权利要求所述的装置用于热塑性线束的起粒的用法。
15.在一具有切削刀片(11)并可绕其旋转件轴线(10)转动的旋转件(1)与一带有一切削刃(9)、可固定于适当位置并可相对于旋转件(1)的刀片(11)而设定的刀片相对体(12)之间设定切削间隙，用以通过一相对于旋转件轴线(10)而径向作用的调节机构来优化该间隙的方法，该刀片相对体(12)具有一U形截面，并具有一形成切削刃(9)的第一腿部(14)和一支承刀片相对体(12)的第二腿部(15)，压力元件设置在腿部(14，15)之间用于使腿部弯曲分开，该方法具有以下步骤：
—在旋转件停止时粗略设定切削间隙深度；
—在旋转件转动和刀片相对体(12)固定时记录切削间隙深度；
—用至少一个设置在刀片相对体(12)中并与一控制装置相互作用的传感器(3)在工作过程中监控切削间隙(16)；
—对转动的旋转件(1)与刀片相对体(12)的固定的切削刃(9)之间测得的距离变量进行分析并将其与控制装置中的设定点相比较；
—在工作过程中通过将调节指令发送给设置在刀片相对体(12)中的压力元件(6)来校正切削间隙。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，在工作过程中通过传感器(3)与一用于改变切削间隙的测微规驱动装置之间的相互作用来对切削间隙深度另外进行细调，该测微规驱动装置驱动一直线引导件(8)，该引导件设置成略微偏离于与旋转件轴线(10)平行的位置一个角度，其滑块(13)保持刀片相对体(12)的切削刃(9)平行于旋转件轴线(10)。
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