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Die Erfindung betrifft eine Zerkleinerungseinheit für eine Zerkleinerungsvorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Bekannte Zerkleinerungseinheiten werden beispielsweise in Messerringzerspanern mit feststehendem oder rotierendem Messerring verwendet und dienen dort vor allem der Zerkleinerung von Holz, das als stückiges Gut in Form von Stämmen oder als schüttfähiges Gut in Form von Hackschnitzeln aufgegeben wird. Die dabei erzeugten Späne dienen unter anderem als Ausgangsstoff für die Herstellung von OSB-Produkte oder für die Spanplattenindustrie.
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Messerringzerspaner besitzen als Zerkleinerungseinheit einen um eine Achse frei drehbaren Messerring, der sich im Wesentlichen aus zwei konzentrischen Trägerscheiben zusammensetzt, die über kranzförmig angeordnete Messerträger miteinander verbunden sind. Die innere Umfangsfläche des Messerrings wird somit von den Unterseiten der Messerträger gebildet und stellt gleichzeitig die Begrenzungsfläche für den Zerkleinerungsraum dar. Aufgrund der hohen mechanischen Beanspruchungen ist diese Fläche verschleißfest ausgebildet.
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Die einzelnen Messerträger sind untereinander in einem vorbestimmten Abstand angeordnet, so dass sie über die axiale Abmessung der inneren Umfangsfläche des Messerrings Längsspalte bilden. In diesem Bereich weisen die Messerträger Ausnehmungen zur Aufnahme von Messerpaketen auf. Jedes Messerpaket setzt sich aus einem Zerspanmesser und einer Messerhalteplatte zusammen, die über Langlöcher und Schrauben einstellbar und lösbar miteinander verbunden sind. Im eingebauten Zustand reichen die Zerspanmesser der Messerpakete durch die freigelassenen Längsspalte zwischen den Messerträgern über die innere Umfangsfläche in den Zerkleinerungsraum hinein. Der Schneidenüberstand bestimmt dabei die Dicke der herzustellenden Späne. Auf diese Weise bildet die Umfangsfläche des Messerrings zusammen mit den Schneiden der Zerspanmesser die Zerkleinerungsbahn eines Messerringzerspaners.
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Voraussetzung für eine qualitativ hochwertige Zerkleinerung des Aufgabeguts ist, dass alle Schneiden eines Messerrings auf einem gemeinsamen Schneidenflugkreis mit identischem Schneidenüberstand angeordnet sind. Um dies zu gewährleisten, besitzt jeder Messerträger einen fest definierten Anschlag, der die sogenannte Nullposition der Messerpakete festlegt. Beim Einbau eines voreingestellten Messerpakets wird dieses am Anschlag angelegt, so dass sich auf diese Weise der gewünschte Schneidenüberstand von selbst ergibt.
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Beim Betrieb eines Messerringzerspaners ist dieser einem natürlichen Verschleiß unterworfen. Insbesondere die innere Umfangsfläche des Messerrings, einschließlich der Messerhalteplatten und Zerspanmesser, sind in starkem Maße davon betroffen. Aufgrund unterschiedlicher Materialeigenschaften, Anordnung und Funktion im Zerkleinerungsraum sowie Einsatzdauer weisen die genannten Teile ein unterschiedlich großes Verschleißmaß auf. Die damit einhergehende Veränderung der geometrischen Rahmenbedingungen im Zerspanungsbereich beeinträchtigt die Spanqualität, so dass bei Überschreiten vorgegebener Toleranzen die Messerpakete getauscht und/oder die die Umfangsfläche des Zerkleinerungsraums bildenden Bauteile nachgeschliffen oder ersetzt werden müssen. Die dadurch bedingten Stillstandszeiten bestimmen wesentlich den wirtschaftlichen Betrieb solcher Vorrichtungen.
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Aus der
DE 695 01 961 T2 ein Messerring eines Messerringzerspaners bekannt, bei dem ein Messerpaket zwischen einem Trägerteil und einem Klemmteil in Zerspanungsposition gehalten ist. Das Trägerteil ist lösbar mit der Messerträgerauflage verschraubt, wobei das Klemmteil mit Hilfe einer Schraube gegen das Trägerteil spannbar ist. Die Fläche des Trägerteils und Fläche des Klemmteils bilden dabei eine Aufnahme, in der das Messerpaket klemmend gehalten ist. Eine Möglichkeit zur Einstellung des Schneidenüberstands ist nicht vorgesehen, was sich nachteilig auf die Qualität der erzeugten späne auswirkt.
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Die
DE 20 2005 001 170 U1 zeigt einen Messerträger einer Messerhalterung mit einem Klemmelement, das an der Innenseite des Messerträgers mittels eines Zugankers schwenkbar um eine Auflagelinie gehalten ist. Am radial äußeren Ende des Zugankers sitzt eine Masse, die bei rotierender Messerhalterung aufgrund auftretender Fliehkräfte eine Klemmung eines Messerpakets zwischen Messerträger und Klemmelement bewirkt. Zur Justierung des Messerpakets sind an der hinteren Kante eines Messerpakets Schrauben als Abstandshalter angeordnet, die mittels der Schrauben gegen den Grund der Messeraufnahme am Messerträger gespannt sind. Die Bezugsflächen für die Justierung des Schneiderüberstands liegen dabei im Bereich des starren Messerträgers.
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Ein demgegenüber verbesserter Messerträger eines Messerkorbs ist in der
DE 101 25 922 A1 beschrieben, bei dem zur Aufnahme eines Messerpakets eine Ausnehmung in den Messerträger eingefräst ist. Das Messerpaket wird von einer Klemmleiste gegen eine plane Auflagerfläche in der Ausnehmung gespannt, wobei die hierzu erforderliche Klemmkraft von einem Fliehkraftkeil erzeugt wird. Der Fliehkraftkeil wird von Zentrifugalkräften aktiviert und wirkt über eine Keilfläche in Verbindung mit einer schwenkbaren Druckklappe auf die Klemmleiste ein. Zur Montage des Messerpakets in vorbestimmtem Schneidenüberstand wird das Messerpaket vor seiner Klemmung ohne die Möglichkeit der Justierung gegen eine Anschlagleiste am Grund der Ausnehmung im Messerträger angeschlagen.
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Ein in der Praxis bestens bewährter Messerring ist in der
DE 10 2004 004 877 A1 offenbart, dessen Messerträger an den in Rotationsrichtung weisenden Vorderseiten jeweils eine Auflagefläche zur Aufnahme eines Messerpakets aufweisen. Ein Messerpaket wird mittels Schrauben direkt gegen die Auflagefläche gespannt, wobei das Messerpaket zur Sicherstellung eines vorbestimmten Schneidenüberstands gegen einen Anschlag am Messerträger geführt wird. Eine Justierung des Schneidenüberstands kann mittels Distanzplättchen vorgenommen werden, die zwischen Anschlag und Messerträger eingefügt werden.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zerkleinerungseinheit für Zerkleinerungsvorrichtungen anzugeben, mit der eine hohe Spanqualität bei gleichzeitig wirtschaftlichem Betrieb gewährleistet ist.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Zerkleinerungseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die wesentlichen Teile der Aufnahme für ein Messerpaket als separate, vom Messerträger lösbar Teile auszubilden, was einen vom Verschleißzustand abhängigen, gezielten Tausch der Teile zulässt. Dabei kommt der Klemmleiste eine Doppelfunktion zu, die einerseits ein Messerpaket gegen die Aufnahmeleiste spannt, gleichzeitig aber auch den Verschleißschutz für den Messerträger bildet. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Klemmleiste, die im Zuge des Wechsels der Messerpakete ohnehin gelöst werden muss, in diesem Rahmen bei Bedarf ebenfalls getauscht werden kann, so dass sich Synergieeffekte einstellen.
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In Kombination mit einer Justiereinrichtung zur Einstellung des Messerüberstands lassen sich dabei Toleranzen kompensieren, die unter Umständen durch den Tausch der Teile in den Messerträger eingetragen werden, wodurch stets eine hohe Spanqualität gewährleistet ist.
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Die Spannrichtung zur Klemmung der Messerpakete ist gemäß der Erfindung derart, dass die Verankerungen der Spanmittel auf der Rückseite der Messerträger liegen. Das hat zunächst den Vorteil, dass der entlang der Vorderseite der Messerträger nach außen gerichtete Gutstrom nicht durch die Verankerungen der Spannmittel behindert wird. Gleichzeitig begünstigt die erfindungsgemäße Spannrichtung einen möglichst gleichmäßigen Krafteintrag in die Aufnahmeleiste und sicheren Sitz der Klemmleiste.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung offenbar werden. Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Langholzzerspaner, ohne die Erfindung darauf zu beschränken.
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Es zeigt
- 1 einen Längsschnitt durch einen Langholzzerspaner mit rotierendem Messerkorb,
- 2 einen Teilschnitt durch den in 1 dargestellten Bereich II in größerem Maßstab,
- 3 einen Schnitt durch den in 2 dargestellten Messerkorb entlang der dortigen Linie III - III, und
- 4 ein Detail des in 2 dargestellten Bereichs IV.
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1 stellt einen vertikal geführten Längsschnitt durch einen Langholzzerspaner dar. Man sieht zunächst einen ortsfesten Unterbau 1, an dessen Oberseite in Darstellungsebene verlaufende Schienen 2 angeordnet sind. Die Schienen 2 dienen als Laufbahn für einen Maschinengrundrahmen 3, der auf den Rädern 4 in Richtung des Pfeils 5 quer verschieblich angeordnet ist. Fest mit dem Unterbau 1 verbunden ist eine Zylinderkolbeneinheit 6, deren beweglicher Kolben 7 auf den Maschinengrundrahmen 3 wirkt und so das Querverfahren des Maschinengrundrahmens 3 besorgt. Der Maschinengrundrahmen 3 weist zudem eine Plattform 8 auf, die einen Elektromotor 9 trägt.
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Ferner ist am Maschinengrundrahmen 3 ein haubenförmiges Gehäuse 10 befestigt, das zur Aufnahme eines frei um eine horizontale Achse 20 drehbaren Messerkorbes 11 dient. Während die Rückwand des Gehäuses 10 geschlossen ist und der Lagerung der Antriebswelle des Messerkorbes 11 dient, weist die Vorderseite des Gehäuses 10 eine kreisförmige Öffnung auf, durch welche der Zerkleinerungsraum 12 frei zugänglich ist. Der Zerkleinerungsraum 12 wird nach oben von einem Kreisbogensegment 13 begrenzt, dessen gekrümmte Seite in geringem Abstand zum Messerkorb verläuft. Im unteren Bereich begrenzt eine ausstreifende Bodenkonstruktion 14 den Zerkleinerungsraum 12, die ebenso wie das Kreisbogensegment 13 ortsfest mit dem Gehäuse 10 verbunden ist. Die in Darstellungsebene linke Begrenzungsfläche des Zerkleinerungsraums 12 wird von einer axial in den Zerkleinerungsraum 12 ragenden, im Querschnitt konvexen Gegenlage 15 gebildet, die ortsfest gegenüber dem Maschinenunterbau 1 angeordnet ist und somit der Querbewegung des Maschinengrundrahmens 3 nicht folgt. Die gegenüberliegende Seite des Zerkleinerungsraums 12 wird schließlich von der Innenseite des Messerkorbes 11 gebildet und stellt gleichzeitig die Zerkleinerungsbahn dar.
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Das Aufgabegut in Form von Baumstämmen 16 ragt wie die Gegenlage 15 mit dem freien Teil seiner Länge axial in den Zerkleinerungsraum 12 hinein. Der außerhalb des Zerkleinerungsraums 12 liegende Teil der Baumstämme 16 befindet sich in einer nicht dargestellten Zuführvorrichtung, an deren Ende es für den Zerspanvorgang fest eingespannt ist. Zusätzlich sind im Zerkleinerungsraum 12 nicht dargestellte Niederdrücker vorhanden, die die Baumstämme 16 im Zerkleinerungsraum 12 während des Zerspanvorgangs halten.
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Die Zerkleinerung der Baumstämme 16 erfolgt durch Querfahren des Maschinengrundrahmens 3 bei rotierendem Messerkorb 11, wobei aufgrund der feststehenden Gegenlage 15 die Baumstämme 16 gegen die Zerkleinerungsbahn gepresst und dort in Eingriff mit den Zerkleinerungswerkzeugen gebracht werden.
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Wie sich vor allem aus einer Zusammenschau der 2, 3 und 4 ergibt, besteht der Messerkorb 11 aus zwei konzentrischen und im Abstand zueinander angeordneten Tragscheiben 17, 19, von denen in den 1 und 2 aufgrund der Schnittführung lediglich die hintere Tragscheibe 17 zu sehen ist. Die Innenseiten der beiden Ringscheiben 17, 19 sind durch gleichmäßig über den Umfang verteilte, axial ausgerichtete Messerträger 18 verbunden, wodurch ein in sich steifer Messerkorb 11 entsteht. Die Richtung, in der der Messerkorb 11 während des Zerkleinerungsbetriebs um die Achse 20 rotiert, ist durch den Pfeil 25 angegeben.
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Die genauere Anordnung der Messerträger 18 untereinander und im Bezug auf die Ringscheiben 17 sowie der nähere Aufbau der Messerträger 18 gehen insbesondere aus 2 hervor. Jeder Messerträger 18 besteht im Wesentlichen aus einem massiven stabförmigen Grundkörper 21, an dessen beiden Enden jeweils eine senkrecht zur Messerträgerlängsachse verlaufende Anschlussplatte 22 angeordnet ist. Die Anschlussplatten 22 können dabei radial nach außen über den Grundkörper 21 überstehen, also eine größere radiale Höhe aufweisen. Vorzugsweise sind Grundkörper 21 und Anschlussplatten 22 aus einem Guss oder in der Stoßfuge verschraubt oder verschweißt. Die Anschlussplatten 22 besitzen zum jeweiligen Tragring 17, 19 hin eine plane Anschlussfläche, mit der sie an der Innenseite eines Tragrings 17, 19 anliegen. In der Kontaktfläche sind dabei Zentriermittel 23 und Befestigungsmittel 24 angeordnet, die in ihrem Zusammenwirken einen sicheren Anschluss in exakter Position gewährleisten. Die Zentriermittel 23 bestehen beispielsweise aus Passbolzen oder Passscheiben, die in entsprechende Passbohrungen in den Anschlussflächen eingelegt sind. Die Befestigungsmittel 24 sind vorzugsweise von Schrauben gebildet. In 2 sind die Zentriermittel 23 und Befestigungsmittel 24 lediglich durch deren strichpunktierte Achsen angedeutet.
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Der Grundkörper 21 ist in radialer Richtung bezogen auf die Achse 20 untergliedert in einen radial inneren Bereich 26 mit maximaler Breite in Umfangsrichtung, einen mittleren Bereich 27, der etwa auf halber Höhe des Grundkörpers 21 beginnt, wo der Grundkörper 21 als relativ schmaler Radialsteg 29 ausgebildet ist, und einen radial äußeren Bereich 28, der aus einem gegenüber dem mittleren Bereich 27 verbreiterten Kopf besteht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Verbreiterung einseitig durch einen Ansatz 30 auf der gegen die Rotationsrichtung 25 weisenden Rückseite des Messerträgers 18 gebildet, der sich über die gesamte Länge des Grundkörpers 21 erstreckt. Die Vorderseite des Messerträgers 18 und die Rückseite eines vorauseilenden Messerträgers 18' bilden dabei einen Spanabfuhrkanal 58, durch welchen die Späne radial nach außen getragen, dort gesammelt und aus dem Zerspaner geführt werden. Die geschlossen glatte Oberfläche der Vorderseite des Grundkörpers 21 begünstigt dabei eine behinderungsfreie Spanabfuhr.
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Wie vor allem die 2 und 4 zeigen ist an der der Achse 20 zugewandten Unterseite des Messerträgers 18 eine Aufnahme 31 mit einer Aufnahmeleiste 32 und Klemmleiste 33 angeordnet, zwischen denen ein Messerpaket 34 in vorbestimmtem Spanwinkel und mit vorbestimmtem Schneidenüberstand auswechselbar gehalten ist. Zur exakten Lagezentrierung der Aufnahme 31 ist die der Achse 20 zugewandte Unterseite des Messerträgers 18 als Lagerfläche ausgebildet, mit einer sich über die gesamte Länge des Messerträgers 18 erstreckende Formschlussnut 35. Die Lagerfläche dient dem Anschluss der Aufnahmeleiste 32, die über ihre Länge einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt besitzt mit einem zentralen Steg 36, einem in Rotationsrichtung 25 hinteren Schenkel 37 und vorderen Schenkel 38.
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Die den Schenkeln 37, 38 abgewandte Außenseite des Stegs 36 stellt die Gegenlagerfläche dar und besitzt zu diesem Zweck über die gesamte Länge der Aufnahmeleiste 32 eine zur Formschlussnut 35 komplementäre Formschlussleiste 39, die sowohl der exakten Zentrierung der Aufnahmeleiste 32 gegenüber dem übrigen Messerträger 18 als auch der Kraftübertragung dient. Mit Hilfe der Schrauben 40 ist die Aufnahmeleiste 32 gegen die Lagerfläche des Messerträgers 18 gespannt.
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Der hintere Schenkel 37 besitzt bezogen auf den Querschnitt eine im Bereich des freien zur Achse 20 weisenden Endes konstante Breite, wodurch ein Ansatz 41 mit recheckförmigem Querschnitt gebildet wird, während zum Steg 36 hin die Breite des hinteren Schenkels 37 stetig zunimmt. Der vordere Schenkel 38 hingegen bildet mit seiner dem hinteren Schenkel 37 zugewandten Innenseite eine plane Fläche 42, deren Neigung den Spanwinkel bestimmt.
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Der Steg 36 der Aufnahmeleiste 32 weist an der Innenseite eine über die Länge durchgehende Vertiefung 43 mit trapezförmigem Querschnitt auf, wobei die eine Seite der Vertiefung 43 fluchtend in die plane Fläche 42 übergeht, und im Bereich der anderen Seite der Vertiefung 43 jeweils im Endbereich der Aufnahmeleiste 32 eine lokale sacklochartige Ausnehmung 44 angeordnet ist, in die eine Justiereinrichtung 45 zur Einstellung des Schneidenüberstandes eingesetzt ist.
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Die Justiereinrichtung 45 umfasst einen Klotz 46, der mit seitlichem Spiel und unter Zwischenfügen einer vorbestimmten Anzahl Distanzplättchen 47 in die Ausnehmung 44 eingesetzt und mittels einer Schraube gegen den Grund der Ausnehmung 44 gespannt ist. Die gegenüberliegende Seite des Klotzes 46 ist gestuft ausgebildet mit einer tiefer liegenden Anschlagfläche 48, die zur Anlage des Messerpakets 34 bestimmt ist.
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Ein solches Messerpaket 34 besteht im Wesentlichen aus einer Messerhalteplatte 49 mit Langloch und einem darauf liegenden Zerspanmesser 50, die in an sich bekannter Art und Weise mittels Schrauben miteinander verbunden sind, wobei die Gesamtbreite des Messerpakets 34 innerhalb einer Lehre außerhalb des Messerkorbs auf den für den gewünschten Schneidenüberstand erforderlichen Sollwert eingestellt worden ist. Auf der der Messerhalteplatte 49 gegenüberliegenden Seite liegt auf dem Zerspanmesser 50 eine Klemmplatte 52 mit angeformter Spanbrecherleiste. In die Messerhalteplatte 49 sind zum Ablängen der herzustellenden Späne zudem Ritzer 51 integriert.
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Im Zuge des Anschlagens des Messerpakets 34 an der durch geeignete Wahl der Anzahl von Distanzplättchen 47 voreingestellten Anschlagfläche 48 und durch Anlage der Klemmplatte 52 an der planen Fläche 42 der Aufnahmeleiste 32 ergibt sich der gewünschte Schneidenüberstand von selbst.
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Zur Fixierung des Messerpakets 34 wird die Klemmleiste 33 mittels der Spannschrauben 53 gegen die Aufnahmeleiste 32 gespannt. Zu diesem Zweck weist die Klemmleiste 33 eine plane Fläche 54 auf, die parallel zur planen Fläche 42 an der Aufnahmeleiste 32 verläuft und die für den Klemmvorgang in Anlage mit der Messerhalteplatte 49 gebracht werden kann. Entlang des hinteren Längsrandes weist die Klemmleiste 33 einen durchgehenden Rücksprung 55 auf, der in seiner Größe etwa dem Ansatz 41 entspricht. Im mittleren Bereich bezogen auf den Querschnitt der Klemmleiste 33 sind über die Länge der Klemmleiste 33 beabstandete Bohrungen eingebracht, in denen Gewindeeinsätze 56 verankert sind, in die die Spannschrauben 53 mit ihrem Gewindeabschnitt eingreifen.
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Die durch die Längsachse der Spannschrauben 53 vorgegebene Spannrichtung 57 ist gegenüber der Ebene des Zerspanmessers 50 im Winkel α geneigt, wobei der Winkel α mindestens 120°, vorzugsweise mindestens 130° beträgt. Dadurch tritt die Spannschraube 53 auf der Rückseite des Messerträgers 18 aus und stützt sich dort mit ihrem Kopf im Übergangsbereich zwischen innerem Bereich 26 und mittlerem Bereich 27 am Grundkörper 21 ab. Beim Spannen der Schrauben 53 verzahnt der Ansatz 41 am hinteren Schenkel 37 der Aufnahmeleiste 32 mit dem Rücksprung 55 der Klemmleiste 33, während das Messerpaket 34 von der planen Fläche 54 der Klemmleiste 33 gegen die Aufnahmeleiste 32 gepresst wird.
