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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines Messerpakets eines Messerrings auf einen vorbestimmten Messervorstand gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1 sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
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Messerringzerspaner, wie sie beispielsweise aus der
DE 101 25 922 A1 bekannt sind, besitzen als zentrales Zerkleinerungsaggregat einen rotierenden Messerring, der zur Verrichtung der Zerkleinerungsarbeit gegen das feststehende Aufgabegut bewegt wird. Der Messerring besteht aus einer zur Rotationsachse koaxialen Tragscheibe und einer dazu axial beabstandeten Ringscheibe, die über ihren Umfang mit achsparallelen Messerträgern verbunden sind. Jeder Messerträger dient als Aufnahme für ein sich aus einer Messerhalteplatte und einem Zerspanmesser zusammensetzenden Messerpaket, das mit der Hinterkante der Messerhalteplatte an einem definierten Anschlag am Messerträger anliegt, während die Schneide des Zerspanmesser mit einem vorbestimmten Messervorstand in den Schneidraum hineinsteht. Dabei liegen die Schneiden aller Zerspanmesser auf einem einheitlichen Schneidenflugkreis und bilden mit dem vorauseilenden Messerträger jeweils einen Durchtrittsspalt. Um Späne gleicher Form und insbesondere gleicher Spandicke zu erzeugen, ist es notwendig, dass an jeder Werkzeugpaarung der Durchtrittsspalt die gleiche Geometrie aufweist. Es ist daher erforderlich, dass die Schneiden aller Zerspanmesser den gleichen Messervorstand gegenüber der Innenseite des Messerrings aufweisen.
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Der Betrieb von Messerringzerspanern der beschriebenen Art bringt mit sich, dass die Zerspanmesser einem ständigen Verschleiß unterworfen sind, der eine Verkleinerung des Messervorstands bedingt. Aus diesem Grund werden mehrmals täglich die verbrauchten Messerpakete gegen neue oder nachgeschärfte ersetzt. Damit auch die Schneiden der neuen Messerpakete einen einheitlichen Messervorstand aufweisen, ist es bekannt, die Breite eines Messerpakets quer zu seiner Längserstreckungsrichtung, also von der Hinterkante der Messerhalteplatte bis zur Schneide des Zerspanmessers, in einer Lehre außerhalb des Messerrings auf das erforderliche Sollmaß einzustellen. Bekannte Lehren besitzen hierzu eine Aufnahmefläche für ein Messerpaket mit einem hinteren Anschlag und einem vorderen Anschlag. Beim Einlegen der Messerhalteplatte wird diese gegen den hinteren Anschlag gelegt und des Zerspanmesser mit seiner Schneide gegen den vorderen Anschlag. In dieser relativen Lage zueinander werden dann Messerhalteplatte und Zerspanmesser miteinander verschraubt.
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Auf diese Weise lassen sich zufriedenstellende Ergebnisse hinsichtlich des Messervorstandes erzielen, jedoch bleiben unterschiedliche Dicken der Messerpakete infolge Maßtoleranzen bei der Fertigung und/oder Montage unberücksichtigt, die sich beim Einbau in einen Messerring aufgrund der schrägen Lage des Messerpakets gegenüber dem Schneidenflugkreis bzw. Innenumfang des Messerrings nachteilig auf die exakte Einhaltung des Messervorstands auswirken.
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Aus der
DE 27 55 000 A1 ist ferner eine Einstellvorrichtung für die Messer eines Zerspaners bekannt. Die Vorrichtung besitzt mindestens einen Anschlag für die Messer, der zur Anpassung an den Verschleißgrad der Verschleißplatten oder entsprechender Maschinenteile verstellbar gelagert ist, und eine Verstelleinrichtung, um die Messer in eine Anschlagstellung am Anschlag bringen zu können. Dadurch ist es möglich, die Messer in einem Messerring so einzustellen, dass deren Abstand zu den zugehörigen Verschleißplatten jeweils gleich groß ist mit dem Vorteil, eine einheitliche Spandicke zu erhalten. Infolge der Einstellung der Messer im Messerring sind Messer und Messerhalteplatten nicht als Einheit zu einem Messerpaket verbunden.
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Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Möglichkeit zu schaffen, die Messerpakete eines Messerrings unter Berücksichtigung fertigungs- und montagebedingter Maßtoleranzen exakt auf den erforderlichen Messervorstand einstellen zu können.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung basiert auf der Idee, beim Einstellen eines Messerpakets auf den gewünschten Messervorstand die geometrischen Verhältnisse im Messering soweit nötig zu reproduzieren. Dabei ist vor allem die relative Lage der Ebene, in der die Schneide des Zerspanmessers bewegt wird, und die relative Lage der Anschlagfläche, gegen die die Schneide bewegt wird, von ausschlaggebender Bedeutung, welche im Spanwinkel φ zueinander angeordnet sind.
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Das hat zunächst den großen Vorteil, dass Störgrößen wie Maßabweichungen bei den Dicken von Messerhalteplatte und/oder Zerspanmesser oder Montagetoleranzen bei den Messerpaketen keinen Einfluss auf das Einstellen des Messervorstandes mehr haben. Der Messervorstand lässt sich dank der Erfindung bei allen Messerpaketen eines Messerrings problemlos, schnell und exakt auf das erforderliche Sollmaß einstellen, mit der Folge, dass die Maßhaltigkeit der erzeugten Späne innerhalb enger Grenzen gewährleistet ist und somit auch hohe Qualitätsansprüche beim Endprodukt erfüllt werden können.
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In einer einfachen Ausführungsform der Erfindung kann die Anschlagfläche feststehend ausgebildet sein, wobei das Zerspanmesser mit seiner Schneide an der starren Anschlagfläche angeschlagen wird, während die Messerhalteplatte mit ihrer hinteren Längsseite an einem weiteren festen Anschlag anliegt. Diese Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich durch die Einfachheit der Konstruktion und des Einstellvorgangs aus.
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Demgegenüber bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei der die Anschlagfläche linear verschieblich ausgebildet ist und unter Einwirkung von Druck ausweicht. Vorzugsweise verläuft die Verschieberichtung senkrecht zur Messfläche, die Verschieberichtung schließt also mit der Ebene, in der die Schneide des Zerspanmessers bewegt wird, einen Winkel von 90° + φ ein. Mit Hilfe einer Messvorrichtung kann dann anhand des Verschiebewegs der aktuelle Messervorstand direkt ermittelt und angezeigt werden, was die Einstellgenauigkeit steigert und eine Automatisierung des Vorgangs mit Hilfe geeigneter Regelungstechnik ermöglicht.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung offenbar werden. Die Zeichnung stellt einen möglichen Weg der Umsetzung der Erfindung dar, ohne die Erfindung jedoch darauf zu beschränken.
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Es zeigt
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1 einen Teilschnitt durch einen Messerring eines Messerringzerspaners im Bereich eines Messerpakets,
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2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einstellen des Messervorstandes eines Messerpakets,
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3 eine Längsansicht auf die in 2 dargestellte Vorrichtung,
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4 eine Queransicht auf die in den 2 und 3 dargestellte Vorrichtung,
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5 einen Querschnitt durch die Vorrichtung entlang der in 3 dargestellten Linie V-V,
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6 einen Querschnitt durch die Vorrichtung entlang der in 3 dargestellten Linie VI-VI,
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7 einen Querschnitt durch die Vorrichtung entlang der in 3 dargestellten Linie VII-VII, und
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8 ein Detail des in 6 mit VIII gekennzeichneten Bereichs.
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In 1 sieht man einen Teilquerschnitt eines Messerrings 1 eines Messerringzerspaners im Bereich der Halterung eines Messerpakets 2. Die Rotationsrichtung des Messerrings 1 im Betrieb des Messerringzerspaners ist mit 3 gekennzeichnet. Man sieht den in Rotationsrichtung 3 keilförmig zulaufenden vorderen Bereich eines ersten Messerträgers 4 und den ebenfalls spitz zulaufenden hinteren Bereich eines im vorbestimmten Umfangsabstand vorauseilenden zweiten Messerträgers 5. Die Unterseiten aller Messerträger 4, 5 bilden die Innenseite 7 des Messerrings 1. Jeder Messerträger 4, 5 weist eine Aufnahmefläche 6 auf, auf der das Messerpaket 2 im Spanwinkel φφ gegenüber einer Tangente 48 an die Innenseite 7 des Messerrings 1 aufliegt, und einen einstellbaren Anschlag 8 am Ende der Aufnahmefläche 6, an dem ein Messerpaket 2 2 beim Einschieben in den Messerring 1 in Nulllage justiert wird. Die Anschläge 8 aller Messerträger 4, 5 eines Messerrings 1 sind dabei auf einen einheitlichen radialen Abstand zur Rotationsachse eingestellt, liegen also konzentrisch auf einem einheitlichen Flugkreis 53. Der Spanwinkel φ liegt in einem Bereich zwischen 20° und 40°, und beträgt vorzugsweise 35°. Ein Druckelement 9 wirkt über eine Klemmleiste 10 auf das Messerpaket 2 und spannt dabei dieses zu dessen Fixierung im Messerring 1 gegen die Aufnahmefläche 6.
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Das Messerpaket 2 besteht im Wesentlichen aus einer Messerhalteplatte 11 und einem Zerspanmesser 12, die über Schrauben 13 starr miteinander verbunden sind. Dazu besitzt die Messerhalteplatte 11 mehrere seitlich beabstandete Langlöcher 14, die sich quer zur Längserstreckungsrichtung der Messerhalteplatte 11 erstrecken. Jedes Langloch 14 ist von einer von der Oberseite 15 der Messerhalteplatte 11 ausgehenden Vertiefung 16 umgeben, die der Aufnahme des Kopfes der Schraube 13 dient. Die Langlöcher 14 reichen somit vom Boden der Vertiefung 16 bis zur Unterseite 17 der Messerhalteplatte 11. Die Zerspanmesser 12 weisen in den den Langlöchern 14 zugeordneten Bereichen jeweils eine Gewindebohrung 18 zur Aufnahme des zur Aufnahme deSchafts der Schraube 13 auf. Die Schneide eines Zerspanmessers ist mit 19 bezeichnet. Die Langlöcher 14 ermöglichen Messerhalteplatte 11 und Zerspanmesser 12 in Richtung der Langlöcher 14 gegeneinander zu verschieben, bevor sie miteinander verschraubt werden. Dadurch kann die Breite eines Messerpaktes 2 quer zu seiner Längserstreckungsrichtung eingestellt werden.
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Bei dieser Art der Befestigung des Messerpaktes 2 ergibt sich die konkrete Ist-Lage der Schneide 19 innerhalb des Messerrings 1 aus der Lage der Aufnahmefläche 6 und des Anschlags 8 innerhalb des Messerrings 1 sowie der relativen Lage der Messerhalteplatte 11 und des Zerspanmessers 12 zueinander, d. h. dem Maß der Überlappung von Messerhalteplatte 11 und Zerspanmesser 12 von Messerhalteplatte 11 und Zerspanmesser 12 quer zu ihrer Längserstreckungsrichtung.
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Für die Einhaltung einer optimalen Spanqualität ist der Messervorstand von ausschlaggebender Bedeutung. Der Messervorstand entspricht dem radialen Überstand 20 der Schneide 19 über die Innenseite 7 des Messerrings 1. Aus 1 ist ersichtlich, dass sich Abweichungen von der Solldicke des Messerpakets 2 unmittelbar auf die radiale Lage der Schneide 19 auswirken. Ist ein Messerpaket 2 dicker als vorbestimmt, so verringert sich der Messervorstand und damit die Spandicke, ist die tatsächliche Dicke eines Messerpakets 2 hingegen geringer, so vergrößert sich der Messervorstand und damit die Spandicke.
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Zur Einstellung des exakten Messervorstandes dient eine erfindungsgemäße Vorrichtung 21, wie sie in den 2 bis 8 dargestellt ist. Die Vorrichtung 21 besitzt ein Traggestell 22 für eine plane Montageplatte 23. Das Traggestell 22 weist hierzu zwei sich im Abstand gegenüberliegende Seitenteile 24 auf, deren gekröpfte Fußbereiche über Stangen 25 biegesteif miteinander verbunden sind. Die Montageplatte 23 schließt ebenfalls biegesteif an die oberen Ränder der Seitenteile 24 an, wodurch eine plane Auflagefläche für ein einzustellendes Messerpaket 2 bereit gestellt wird. Dabei ist die Schneide 19 eines Messerpakets 2 dem vorderen Längsrand 26 der Montageplatte 23 zugeordnet und die der Schneide 19 gegenüberliegende hintere Längsseite der Messerhalteplatte 11 dem hinteren Längsrand 27. Entsprechendes gilt für den linken Querrand 28 und rechten Querrand 29 der Montageplatte 23.
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Zur Schaffung von Befestigungsflächen für weitere Funktionskomponenten ist in der Ebene der Montageplatte 23 in den beiden Endbereichen des hinteren Längsrandes 27 jeweils ein flächiger Ansatz 30 vorgesehen, worauf jeweils einen ersten Anschlag 31 angeordnet ist mit einer quer zur Längserstreckungsrichtung der Vorrichtung 1 wirksamen Anschlagfläche. Der erste Anschlag 31 arbeitet mit einem ersten Stellelement 32 in Form einer pneumatisch betriebenen Zylinderkolbeneinheit zusammen, deren beweglicher Kolben 33 mit der Messerhalteplatte 11 gekoppelt ist, vorzugsweise durch Eingreifen in die Vertiefung 16 eines Langlochs 14. Durch Einfahren des Kolbens 33 in das erste Stellelement 32 ist die Messerhalteplatte 11 mit ihrer hinteren Längsseite gegen den ersten Anschlag 31 barspannbar.
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Im Bereich des vorderen Längsrandes 27 und im lichten Abstand zu den Querrändern 28, 29, vorzugsweise an den Positionen, wo auch das Messerpaket im Messerträger anliegt, ist jeweils eine Messeinrichtung 34 angeordnet, deren Gehäuse 35 mittels einer Halterung 49 fest mit der Montageplatte 23 verbunden ist. Wie vor allem aus 8 hervorgeht besitzt die Messeinrichtung 34 einen im Gehäuse 35 linear verschieblich gelagerten Messstößel 36, dessen freies Ende eine Anschlagfläche 37 für die Schneide 19 des Zerspanmessers 12 bildet. Die Verschieberichtung 51 des Messstößels 36 bildet mit der Oberseite der Montageplatte 23, bzw. der Ober- oder Unterseite des Zerspanmessers 12 einen Winkel 90° – Φ entspricht. Die Anschlagfläche 37 liegt in einer mit 52 gekennzeichnete Ebene, die senkrecht zur Verschieberichtung 51 verläuft. Die Messeinrichtung 34 34 erfasst anhand der Bewegung des Messstößels 36 den Verschiebeweg der Anschlagfläche 37 und zeigt diesen in einem Display 50 an. Dabei entspricht der gemessene Verschiebeweg dem aktuellen Messervorstand des Messerpakets 2.
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Um das Zerspanmesser mit seiner Schneide 19 im vorbestimmten Maß und relativ zur Messerhalteplatte 11 gegen die Anschlagfläche 37 schieben zu können, ist am hinteren Längsrand 27 der Montageplatte 23 im Bereich der seitlichen Ansätze 30 jeweils slementein zweites Stellelement 38 fest montiert. as zweite Stellelement 38 besteht aus einem Spindeltrieb mit Grobtrieb und Feintrieb und wirkt mit seiner Spindelstange 39 auf die hintere Längsseite des Zerspanmessers 12. Das Zerspanmesser 12 lässt sich somit mit Hilfe der beiden zweiten Stellelemente 38 in seiner Ebene in seiner Ebene gegen die verschiebliche verschiebliche Anschlagfläche 37 bewegen.
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Darüber hinaus ist am linken Querrand 28 der Montageplatte 23 ein dritter Anschlag 39 vorgesehen, der mit einem dritten Stellelement 40 im Bereich des rechten Querrands 29 der Montageplatte 23 zusammenwirkt. Bei seiner Aktivierung drückt das Bei seiner Aktivierung dritte Stellelement 40 auf die ihm zugewandte Stirnseite der Messerhalteplatte 11, die dabei mit ihrer gegenüberliegenden Stirnseite gegen den dritten Anschlag 39 bewegt wird.
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In entsprechender Weise ist am rechten Querrand 29 ein vierter Anschlag 41 angeordnet, der mit einem vierten Stellelement 42 im Bereich des linken Querrands 28 der Montageplatte 23 zusammenwirkt. Mit Hilfe des vierten Stellelements 42, das auf die ihm zugewandte Stirnseite des Zerspanmessers 12 einwirkt, wird das Zerspanmesser 12 am vierten Anschlag 41 angeschlagen.
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Die flächigen Ansätze 30 dienen schließlich noch der Aufnahme zweier Klemmelemente 43, deren schwenkbare Klemmhebel 44 auf das Zerspanmesser 12 absenkbar sind und auf diese Weise Zerspanmesser 12 und Messerhalteplatte 11 zur Fixierung in ihrer gegenseitigen Lage zusammenspannen.
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Im Weiteren wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Einstellen eines Messerpakets 2 auf einen vorbestimmten Messervorstand außerhalb eines Messerrings 1 in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 21 beschrieben. Zunächst wird die Messerhalteplatte 11 mit ihrer Oberseite 15 nach unten auf die Montageplatte 23 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 21 gelegt, wobei die hintere Längsseite der Messerhalteplatte 11 zum hinteren Längsrand 27 der Montageplatte 23 zeigt und die beweglichen Kolben 33 der ersten Stellelemente 32 jeweils in die Vertiefungen 16 in der Messerhalteplatte 11 eingreifen.
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Sodann wird ein Zerkleinerungsmesser 12 mit seinem Messerrücken auf der Messerhalteplatte 11 abgelegt, wobei die Schneide 19 des Zerspanmessers 12 dem vorderen Längsrand 26 der Montageplatte 23 zugeordnet ist. Die beiden zweiten Stelleinrichtungen 38 im Bereich der seitlichen Ansätze 30 sind dabei auf die hintere Längsseite des Zerspanmessers 12 ausgerichtet.
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Um ein ungewolltes Anheben des Zerspanmessers 12 und/oder der Messerhalteplatte 11 von der Montageplatte 23 zu verhindern, werden in einem nächsten Schritt die Klemmelemente 43 betätigt, deren Klemmhebel 44 gegen das Zerspanmesser 12 drücken, ohne dabei jedoch Relativbewegungen zwischen Messerhalteplatte 11 und Zerspanmesser 12 in der gemeinsamen Kontaktebene zu behindern. Dieser Zustand ist in 4 dargestellt.
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Wie 5 zeigt, werden durch anschließendes Aktivieren der ersten Stellelemente 32 deren bewegliche Kolben 33 zurückgezogen, wobei die Messerhalteplatte 11 mit ihrer hinteren Längsseite gegen die ersten Anschläge 31 gefahren wird.
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Anschließend können das dritte Stellelement 40 und das vierte Stellelement 42 aktiviert werden, wodurch das Zerspanmesser 12 in seiner Längserstreckungsrichtung gegen den dritten Anschlag 39 geschoben wird und in entgegengesetzter Richtung die Messerhalteplatte 11 gegen den vierten Anschlag 41. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Ende aller Zerspanmesser 12 eines Messerrings 1 in einer gemeinsamen Lotebene bezüglich der Rotationsachse liegt.
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Danach werden die beiden zweiten Stellelemente 38 aktiviert, die mit dem freien Ende ihrer Spindelstangen 45 gegen die hintere Längsseite des Zerspanmessers 12 drücken und die Schneide 19 des Zerspanmessers 12 in den Bereich der Messeinrichtung 34 bringen, wo die Schneide 19 schließlich in Kontakt mit der Anschlagfläche 37 der Messeinrichtung 34 gelangt. Im Zuge anhaltenden Nachjustierens des Zerspanmessers 12 weicht die Anschlagfläche 37 linear im Spanwinkel Φ + 90° zur Ebene des Zerspanmessers 12 aus. Der dabei zurückgelegte Weg der Anschlagfläche 37 wird von einem Wegmesssystem erfasst und über das Display 50 angezeigt. Der angezeigte Wert entspricht dabei dem tatsächlichen Messervorstand des Messerpakets 2, unabhängig von der tatsächlichen Dicke der Messerhalteplatte 11. Diesen Zustand gibt 6 wieder.
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Nachdem auf diese Weise das Zerspanmesser 12 seine Solllage gegenüber der Messerhalteplatte 11 eingenommen hat und damit das Messerpaket 2 auf den gewünschten Messervorstand eingestellt worden ist, werden Messerhalteplatte 11 und Zerspanmesser 12 mit Hilfe der Klemmelemente 43 in dieser relativen Lage zueinander temporär zusammengespannt.
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Wie aus 6 hervorgeht wird anschließend die Montageplatte 23 mit darauf festgeklemmtem Messerpaket 2 mit ihrem hinteren Längsrand 27 um die Schwenklager 46 nach oben in eine aufrechte Position gebracht, bei der die Unterseite 17 der Montageplatte 23 zum Ansetzen eines Schraubwerkzeugs 47 gut zugänglich ist. Mit Hilfe des Schraubwerkzeugs 47 werden dann Messerhalteplatte 11 und Zerspanmesser 12 mit den Schrauben 13 endgültig miteinander verschraubt.
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Nach Lösen der beiden Klemmelemente 43 und Zurückstellen der Stellelemente 32, 38, 40, 42 kann ein auf den erforderlichen Messervorstand eingestelltes Messerpaket 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 21 entnommen werden und ist für den Einsatz in einem Messerring 1 vorbereitet.
