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Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Schärfen von Umlaufmessern, welche eine in Umfangsrichtung verlaufende Schneide haben.
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Derartige Messer werden z. B. in Maschinen zum Zerscheiben von Produktlaiben verwendet, welche auch Slicer genannt werden. Die Schneide der Umlaufmesser ist nicht konzentrisch zur Messerachse, hat vielmehr die Form eines exzentrischen Kreises oder einer Spirale.
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Ist die Schneide verschlissen, muss sie in einem Schärfgerät nachgeschliffen werden. Dieses Schleifgerät hat einen Schleifkopf, der bei bekannten Maschinen gemäß der Geometrie der Schneidkante radial (bezüglich der Messerachse radial) verstellt wird.
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Die verschiedenen Abschnitte der Schneide haben deutlich unterschiedlichen Abstand von der Achse des Umlaufmessers, und entsprechend muss eine Einrichtung zum Verstellen des Schleifkopfes entsprechend groß bauen.
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Durch die vorliegende Erfindung soll ein Gerät zum Schärfen von Umlaufmessern angegeben werden, welches sich durch kompakte Bauweise auszeichnet.
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Diese Aufgabe ist gelöst durch ein Schärfgerät mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Das erfindungsgemäße Schärfgerät hat geringe Abmessungen, weil die Lageänderung der Schneide dadurch aufgenommen wird, dass das Schleifwerkzeug, welches gemäß dem Anstellwinkel der kegeligen vorderen Schneidenfläche schräg steht, bezogen auf die Messerachse axial bewegt wird. Damit wandert die Eingriffsfläche der Schneide mit dem Schleifwerkzeug auf dessen Mantelfläche in axialer Richtung. Die hierzu benötigte Verstellstrecke des Schleifkopfes kann klein sein, weil die Bewegung des Schleifwerkzeuges bei kleinen Bewegungen der Schleifwerkzeugachse schon große radiale Lageunterschiede der Schneide beherrschen kann, da der Winkel zwischen der hinteren Schneidenfläche und einer Mantellinie der vorderen Schneidenfläche klein ist, tyischerweise im Bereich von 15 bis 25° liegt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Bei einem Schärfgerät gemäß Anspruch 2 ist durch strukturelle Merkmale gewährleistet, dass das Schleifwerkzeug in der gewünschten vorgegeben Richtung bewegt wird.
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Ein Schärfgerät, wie es im Anspruch 3 angegeben ist, baut besonders klein. Die hierdurch bedingte Verkleinerung der Schneidgeschwindigkeit gegenüber herkömmlichen Schleifscheiben mit großem Radius kann über eine Drehzahlerhöhung des Antriebes für das Schleifwerk kompensiert werden.
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Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 wird erreicht, dass die Bewegung des Schleifkopfes in axialer Richtung des Schleifwerkzeuges nach Art eines Nockengetriebes von der Form der Schneide des Messers direkt abgeleitet werden kann. Die Kraft, mit welcher das Werkzeug an der nachzuschleifenden Schneidenfläche liegt, ist immer dieselbe. Hierdurch werden alle Bereiche der kegeligen Schneidenfläche gleich nachgeschliffen.
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Der Anspruch 5 nennt einfache und zuverlässige Möglichkeiten dafür, wie man den Anpressdruck des Schleifwerkzeuges an der Schneidenfläche konstant hält.
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Bei einem Schärfgerät gemäß Anspruch 6 kann man die Ausrichtung des Umlaufmessers und des Schleifkopfes beim Schleifvorgang so wählen, wie dies im Hinblick auf geringen Platzbedarf und ergonomisches Anbringen und Abmontieren des Umlaufmessers am Schärfgerät günstig ist. Eine damit notwendig werdende Umlenkung der Gewichtskraft wird mit einfachen und zuverlässigen Mitteln erhalten.
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Gemäß Anspruch 7 erfolgt auch das Übertragen der Vorspannkraft auf das Schleifwerkzeug einfach und zuverlässig.
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Eine Linearführung, wie sie im Anspruch 8 angegeben ist, zeichnet sich durch besonders einfachen und zuverlässigen mechanischen Aufbau aus. Diejenigen zusammenarbeitenden Flächen, welche die Führung besorgen, sind klein und gegen die Umwelt gekapselt, so dass Verunreinigungen von den Führungsflächen ferngehalten werden.
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Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 9 wird erreicht, dass das Schleifwerkzeug auch bei solchen Winkelstellungen, bei denen das Umlaufmesser eine Ausnehmung hat, in unmittelbarer Nähe der Schneidenfläche bleibt.
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Die nachzuschärfende Schneide eines Umlaufmessers wird zum einen durch die schon oben angesprochene kegelige vordere Schneidenfläche vorgegeben, zum anderen durch eine hintere Schneidenfläche, welche in einer zur Messerachse transversalen Ebene liegen kann, mit dieser aber auch einen Winkel von wenigen Grad (z. B. etwa 3 Grad) in beiden Richtungen bilden kann. Die hintere Schneidenfläche kann mit einem Schärfgerät nach Anspruch 10 zusammen mit der kegeligen vorderen Schneidenfläche nachgeschliffen werden.
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Bei einem Schärfgerät gemäß Anspruch 11 ist gewährleistet, dass das Schleifwerkzeug immer durch das Umlaufmesser abgestützt ist, auch in denjenigen Bereichen eines Spiralmessers, der von einer Schneidkante frei ist und wo die Schneidkante wieder auf kleinen Abstand von der Drehachse zurückspringt.
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Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 12 ist im Hinblick darauf vorteilhaft, dass das Schleifwerkzeug im Wesentlichen parallel zur Verbindungskante über letztere hinwegläuft.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
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1 eine axiale Ansicht eines Schärfgerätes für ein Spiralmesser mit Schleifköpfen für die beiden Schneidenflächen der Schneide;
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2 eine Aufsicht auf das in 1 gezeigte Schärfgerät;
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3 eine ähnliche Ansicht wie 1, wobei das Umlaufmesser in einer gegenüber 1 um etwa 60° entgegen dem Uhrzeigersinne gedrehten Stellung wiedergegeben ist;
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4 eine Aufsicht auf das Schärfgerät in der in 3 gezeigten Stellung; und
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5 eine ähnlich Ansicht wie die 1 und 3, wobei das Umlaufmesser nun aber in einer Stellung gezeigt ist, die kurz nach dem Beginn eines neuen Umlaufes des Umlaufmessers erreicht wird.
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In 1 ist mit 10 insgesamt ein Schärfgerät bezeichnet, welches zum Schärfen der Schneide eines insgesamt mit 12 bezeichneten Spiralmessers dient.
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Das Schleifgerät hat eine Basisplatte 14, in welcher ein Messerträger 16 um eine horizontale Achse drehbar gelagert ist, z. B. durch nicht im Einzelnen gezeigte Kugellager. Auf den Messerträger 16 arbeitet ein Antriebsmotor 18, der vorzugszweise ein Getriebemotor ist, hier ein Riemengetriebe 19 umfasst.
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Wie aus 1 ersichtlich, hat das Messer eine kreisförmige Ausnehmung 20, welche den Messerträger 16 formschlüssig aufnehmen kann. Das Spiralmesser hat in der Nachbarschaft der Ausnehmung 20 eine Vielzahl von Öffnungen 22, die mit Gewindebohrungen in einem außenliegenden Flansch des Messerträgers 16 fluchten, und das Spiralmesser 12 ist durch Schrauben (nicht gezeigt), die durch die Öffnungen 22 hindurchgeschraubt sind, mit dem Messerträger 16 drehschlüssig verbunden.
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Mit 24 ist in der Zeichnung eine Schneide bezeichnet. Sie verläuft beim Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 in Form einer Spirale. Die Schneide 24 ist durch eine vordere kegelige Schneidenfläche 26 und eine hintere ebene Schneidenfläche 28 begrenzt, die senkrecht auf der Messerachse steht. Die Grundform des Spiralmessers 12, insbesondere seine Dicke, ist so gewählt, dass die Schneidenflächen 26 und 28 sich auf einen äußeren ringförmigen Bereich des Spiralmessers 12 beschränken.
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Die hintere Schneidenfläche 28 kann auch die Form eines Kegelstumpfes mit sehr großem Öffnungwinkel (z. B. 174 Grad) sein, dessen Spitze nach vorne weist, oder ein Kegelstumpf mit sehr großem Öffnugswinkel (z. B. 179 Grad) sein, dessen Spitze nach hinten wesit.
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Bei dem in den Figuren gezeigten Spiralmesser sind ein radial außenliegendes hinteres Ende des Spiralmessers 12 und ein in Drehrichtung vorderes radial innenliegendes Ende der Spirale durch einen sekantenförmigen Verbindungsabschnitt 30 miteinander verbunden. Andere Geometrien des Verbindungsabschnittes sind ebenfalls häufig, insbesondere dann, wenn die Gesamt-Winkelerstreckung der Schneide 24 größer ist als beim gezeigten Ausführungsbeispiel. Der Verbindungsabschnitt 30 kann dann auch die Form eines unsymmetrischen V haben.
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In den Ansprüchen und der vorliegenden Beschreibung soll unter ”kegelig” im Zusammenhang mit der vorderen Schneidenfläche 26 eine Fläche verstanden werden, deren Mantellinien einen Winkel zu einer transversalen Ebene einschließt, der in der Praxis zwischen 15 und 25° liegt, beim hier betrachteten Ausführungsbeispiel etwa 17°. Diese kegelige Fläche ist zudem in Umfangsrichtung gekrümmt.
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Im Zusammenhang mit der hinteren Schneidenfläche 28 kann der genannte Winkel zwischen 0 Grad und einigen wenigen Grad, z. B. etwa 3 Grad betragen.
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Die kegelige Schneidenfläche 26 kann dabei bei einem echten Exzentermesser (Kreismesser, welches außermittig gelagert ist), exakt die Form einer Kegelfläche haben. Sie kann aber auch, wie beim gezeigten Spiralmesser, die Form einer Kegelfläche haben, deren Umfangs-Krümmung sich in Umfangsrichtung verändert.
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Zum Schärfen der Schneide 24 wird sowohl die vordere Schneidenfläche 26 als auch die hintere Schneidenfläche 28 nachgeschliffen. Dies erfolgt durch einen ersten Schleifkopf 32 bzw. einen zweiten Schleifkopf 34.
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Der erste Schleifkopf 32 hat ein stabförmiges Schleifwerkzeug 36 und wird durch einen Elektromotor 38 angetrieben.
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Der Elektromotor 38 sitzt auf einem insgesamt mit 40 bezeichneten Parallelogramm-Gestänge. Dieses hat einen ersten Lenker 42, der mit einem freien, in 2 oberen Endabschnitt 44 auf einem rahmenfesten Träger 46 verschwenkbar gelagert ist.
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Der Träger 46 hat an seinem freien Ende ein verschwenkbares Axial-Drehlager 48 für eine Stellspindel 50, deren Gewinde in einer Stellmutter 52 läuft, die verschwenkbar von einem unteren Abschnitte des Lenkers 42 getragen ist.
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Durch Drehen der Stellspindel 50 lässt sich somit der Winkel zwischen dem Lenker 42 und dem Träger 46 einstellen. Hierdurch ist der Snstellwinkel der Schneidenfläche 26 vorgegeben.
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Der Lenker 42 trägt an einer Stelle, die etwa ein Drittel der Gesamtlänge von einem endständigen Lager 44 beabstandet ist, ein erstes Lager 56 des Parallelogramm-Gestänges 40. Ein zweites Lager 58 befindet sich beim unteren Ende des Lenkers 42. Das zweite Lager 58 lagert das eine, in der Zeichnung links gelegene Ende eines zweiten Lenkers 60 des Parallelogramm-Gestänges 40. Dieser trägt an seinem in 1 rechts gelegenen Ende ein drittes Lager 62. Dieses ist mit dem einen Ende eines dritten Lenkers 64 verbunden, der am anderen Ende ein viertes Lager 66 aufweist. Letzteres ist über einen vierten Lenker 68 verbunden, dessen zweites Ende mit dem Lager 46 gelenkig verbunden ist.
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Die vier Lenker haben alle gleiche Länge und bilden somit ein Parallelogramm-Gestänge. Dabei steht der dritte Lenker 64 immer parallel zum ersten Lenker 44. Gleiches gilt für die Lenker 66 und 60.
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Der Antriebsmotor 38 ist auf der Mitte des dritten Lenkers 62 so befestigt, dass die Achse des Schleifwerkzeuges 36 senkrecht auf dem Lenker 64 steht.
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Mit dem vierten Lenker 68 ist mittels Stiften 70 eine Seilscheibe 72 drehfest verbunden. Über diese läuft ein in 2 nicht dargestelltes Seil 74, welches über eine Umlenkrolle 76 in die Vertikale umgelenkt wird. Am unteren Ende des Seiles 74 hängt ein erstes Gewicht 78, wie aus 1 ersichtlich.
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Für den zweiten Schleifkopf 34 ist ein zweites Parallelogramm-Gestänge 80 vorgesehen. Dieses umfasst einen senkrecht auf der Basisplatte 14 stehenden Träger 82, der dem Träger 46 entspricht. Die Lenker 64, 86, 88, 90 und dazwischenliegende Lager 92, 94, 96, 98 sind die Komponenten des Parallelogramm-Gestänges 80.
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Die Mitte des Lenkers 88 trägt den zweiten Schleifkopf 34. Die Mitte des Lenkers 88 trägt somit dessen Antriebsmotor 98 und das durch ihn angetriebene Schleifwerkzeug 100.
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Der Lenker 96 ist über Stifte 102 wieder mit einer Seilscheibe 104 verbunden, über welche ein Seil 106 läuft (in 2 nicht gezeigt). Eine Umlenkrolle 108 lenkt das Seil 106 in verikale Richtung, und dessen unteres Ende trägt ein Gewicht 110, wie in 1 gezeigt.
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Durch die soeben beschriebene Mechanik ist gewährleistet, dass das Schleifwerkzeug 100 stets unter konstanter Kraft an der Schneidenfläche 28 anliegt. Wieder ist es so, dass die Eingriffsfläche zwischen Schleifwerkzeug und Messerscheibe in axialer Richtung des Schleifwerkzeges wandert, wenn sich das Umlaufmesser 12 beim Schärfen dreht. Wieder gilt, dass das Schleifwerkzeug 100 in allen Winkelstellungen des Umlaufmessers 12 durch letzteres abgestützt ist.
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Die 3 bis 5 zeigen das Schärfgerät bei anderer Winkelstellung des Umlaufmessers 12. Man erkennt, dass in allen Winkelstellungen des Umlaufmessers ein Kontakt zwischen beiden Schleifwerkzeugen 36 bzw. 100 und dem Umlaufmesser 12 gegeben ist.
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Aus der 5 erkennt man ferner, dass die Verbindungskante 30 des Umlaufmessers 12 in einer dem Schleifwerkzeug 36 eng benachbarten Stellung parallel zur Achse des Werkzeuges 36 verläuft. Dies bedeutet, dass das Schleifwerkzeug 36 nur mit kleiner Schrägstellung über die Verbindungskante 30 hinwegläuft.
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Typischerweise haben Spiralmesser und Exzentermesser, wie sie in Slicern verwendet werden, einen größten Radius von 20 bis 40 cm. Die radiale Abmessung der Schneidflächen 26 und 28 beträgt in der Praxis etwa 20 mm. Ein äußerster Abschnitt der kegeligen Schneidenfläche 26 kann etwas steiler angestellt sein, wie in 2 bei 26* gezeigt. Es versteht sich, dass bei solchen Umlaufmessern die Stellspindel 50 dann so geneigt wird, dass die Achse des Schleifwerkzeuges 36 parallel zu der stärker angestellten, radial äußersten Teilfläche der Schneidenfläche 36 steht.
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Typischerweise beträgt der Druck, mit welchem die Schleifwerkzeuge 36, 100 an die Schneidenflächen 26, 28 gedrückt werden, etwa 50 bis etwa 100 p.
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Aus der obigen Beschreibung und der Zeichnung ist gut ersichtlich, dass das Schärfgerät insgesamt kompakte Abmessungen hat. Die Gesamtabmessung des Schärfgerätes in in 1 vertikaler Richtung entspricht im Wesentlichen den Hauptabmessungen des Umlaufmessers 12, wie aus 1 ersichtlich.
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Anstelle einew Gewichtes kann man auch einen mit einer Konstantdruckquelle verbundenen Druckluftzylinder dazu verwenden, die Schleifwerkzeuge 36, 100 gegen die Schneidenflächen 26, 28 vorzuspannen.
