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Die Erfindung betrifft ein Messerwellenzerspanungssystem, bei dem
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eine Messerwelle mit achsparallel oder auch schräg zur Messerwellenachse
eingesetzten Zerspanermessern, die gleichmäßig auf dem Umfang der Messerwelle verteilt
angeordnet sind, zusammen mit einem Gegenmesser, welches im Abstand eines einstellbaren
Schneidspaltes zum Vorstand der Zerspanermesser gestellfest angeordnet ist, flächige
Holzspäne als Ausgangsmaterial für die Produktion von Spanplatten erzeugt. Ferner
gehört zum System eine Holzzuführung für auf eine feste Länge abgesägtes Holz, mit
deren Hilfe das Holz quer an die Schnittwerkzeuge herangeführt und beim Zerspanen
gehalten wird, und ein Schacht für die pneumatische Späneabfuhr.
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Ein solches System ist teilweise z.B. durch die OS 30 18 110.3 bekannt
geworden. Es versucht die Schwierigkeiten bei der Holzzuführung während der Zerspanung
mit Hilfe von zusätzlichen, das Holz stirnseitig erfassenden Förderaggregaten zu
überwinden. Die Nachteile sind, daß das Holz auch nicht von den Zusatzförderaggregaten
gehalten werden kann, wenn die einzelnen Hölzer unterschiedlich lang abgesägt sind,
die gleichzeitig durch den Schacht gefördert werden, daß das Holz auf der Welle
"tanzt", wenn es freikommen kann, weil sein Eigengewicht nur ungenügenden Anpreßdruck
an die Schnittwerkzeuge bewirkt und der Auftreffstoß der Messerschneidkanten bei
der Zerspanung das Holz hochzuschleudern trachtet, daß die Hölzer in der Mitte der
Holzzuführung von den Mitnehmern der Transportketten nicht erfaßt werden, wodurch
ein ungleichmäßiger Anpreßdruck entsteht, daß das Holz an den Umlenkstellen der
Ketten freikommt, gerade in dem Augenblick, wenn die Zerspanung stattfinden soll,
daß die Querschnittshöhe des Zuführschachtes unabhängig vom Wellendurchmesser nur
nach den Holzsortimenten gewählt wird, wodurch das Holz an der vorderen Austrittskante
der Holzzuführung - in Umlaufrichtung der Messerwelle gesehen - in den Raum zwischen
den Umlenkrollen der Transportketten und der Messerwelle gerissen wird und ein zu
hoher Anpreßdruck des Holzes auf die Zerspanermesser an dieser Stelle der Messerwelle
entsteht, und an der hinteren Austrittskante zu dünne Späne im Vergleich zu denen
an der vorderen Austrittskante erzeugt werden.
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Alle diese Nachteile bewirken bei der Zerspanung eine ungleichmäßige
Spandicke mit Splitterbildung und unverhältnismäßig hohem
Staubanteil.
Sehr häufig ist zu beobachten, daß die Messerwellen Brandflecken durch partiell
zu hohen Anpreßdruck des Holzes haben, die ZersPanermesser zu schnell verschleißen
bzw. abstumpfen und die Zerspanungsleistungen der Anlagen starken Schwankungen ausgesetzt
sind und zurückgehen, weil die Antriebsleistungen zum grösten Teil in Reibungswärme
umgesetzt werden.
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3esonders nachteilig wirkt sich auf die Zerspanungsleistung und die
Spandickentoleranz die Anordnung der Holzzuführung von oben aus, da das Eigengewicht
des Holzes unkontrollierte Holzzuführbewegungen auslöst. Außerdem ist besonders
schädlich, daß Schmutz, Gestein und Erde mit in den Zuführschacht gelangt, die Zerspanermesser
beschädigt und einen vorzeitigen Messerwechsel notwendig macht, was zu erheblicher
Leistungsminderung einer Anlage führt.
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Der Nachteil, daß durch Schläge und Reibungen auf der Messerwelle
große Energieverluste entstehen, die der Zerspanungsleistung verloren gehen, ist
heute von besonderer Bedeutung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Messerwellenzerspanungssystem
zu schaffen, welches mit geringerem Energieaufwand gleichmäßig dicke Holzspäne bei
optimaler Zerspanungsleistung zu erzeugen erlaubt.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem Messerwellenzerspanungssystem
eingangs genannter Art eine U-förmige Holzzuführung mit rechteckigem Förderquerschnitt
und mit einem Treiberrad für die Holzförderung von unten her an die Messerwelle
angeschlossen wird, wobei die Fördergeschwindigkeit des Treiberrades abhängig von
der Messerwellendrehzahl unter Berücksichtigung der Anzahl der Zerspanermesser und
dem Anpreßdruck des Holzes auf die Messer schneidkanten geregelt wird.
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Weiterhin werden die Treiber in radialer Richtung federbelastet elastisch
gelagert und während der Drehung des Treiberrades zur Radmitte zurückbewegt, sobald
sich die Treiber nicht mehr im Eingriff mit dem Holz befinden, und sie werden in
ihrer Bewegungsmöglichkeit wieder freigegeben, wenn sie sich senkrecht über dem
zugeführten Holz befinden, um mit ihren Spitzen zwischen die Hölzer zu dringen und
erneut den weiteren Holzvorschub zu übernehmen.
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Der rechteckige Förderquerschnitt der U-förmigen Holzzuführung
hat
eine Breite, die der Länge des quer der Messerwelle zugeführten Holzes entspricht,
und seine Höhe wird nach seiner Zuordnung zur Messerwelle bestimmt. Die vordere
Austrittskante wird - in Umdrehungsrichtung der Messerwelle gesehen - so auf der
Unteres ein te der Messerwelle angeordnet, daß die Tangentialebene an diese Austrittskante
mit der Tangentialebene an die im Eingriff mit dem Gegenmesser an dieser Stelle
stehende Zerspanermesserschneidkante einen Winkel bildet, für den die Hauptschnittkraft
in einem Bereich senkrecht zu der Austrittskante der Holzzuführung steht, welcher
innerhalb des Reibungskegels für das zugeführte Holz liegt. Die hintere Austrittskante
der Holzzuführung wird so angeordnet, daß eine vorgegebene Spandickendifferenz nicht
überschritten wird, welche sich abhängig vom Durchmesser der Messerwelle, d.h. aufgrund
der Krümmung der von den Zerspanermesserschneidkanten bei ihrer Drehung um die Messerwellenachse
erzeugten Strahlfläche ergibt. Förderquerschnittshöhe und Messerwellendurchmesser
unter Berücksichtigung des Zerspanermesservorstandes stehen nach der gegebenen Vorschrift
nunmehr in einem funktionalen Zusammenhang.
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Die Vorteile des Messerwellenzerspanungssystems sind evident. Da die
Holz zufuhr zwangläufig und abhängig von der Messerwellendrehzahl und dem Anpreßdruck
des Holzes auf die Zerspanermesserschneidkanten geregelt ist, ergibt sich ein Qualitätsspan,
dessen Dickentoleranz durch die vorgeschlagene Positionierung des Förderquerschnitts
der Holz zuführung zur Messerwellenachse und der ihr zugeordneten, von den Zerspanermesserschneidkanten
erzeugten Strahlfläche vorherbestimmbar ist. Reißen des Holzes und Splitterbildung
werden unterbunden. Aufgrund der Abhängigkeit der Förderquerschnittshöhe vom Messerwellendurchmesser
bei zugelassener Spandickentoleranz erfolgt eine Optimierung der Zerspanungsleistung.
Da der Anpreßdruck des Holzes an die Zerspanermesserschneidkanten geregelt ist,
das Eigengewicht des Holzes hierbei keinen Einfluß hat und die Zerspanermesserschneidkanten
das Holz nicht mehr auf die Messerwelle ziehen können, wird die Messerwelle entlastet
und ein unzulässiger Anpreßdruck sowie ein Festbrennen des Holzes auf der Messerwelle
vermieden. Die Energie, die hierdurch eingespart wird, kommt der gewünschten Zerspanungsleistung
zugute, d.h. es können für bisherige Zerspanungsleistungen nunmehr kleinere Antriebsmotorleistungen
installiert werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird nachfolgend
anhand der Zeichnungen erläutert. Figur 1 zeigt einen Aufrißschnitt des Messerwellenzerspanungssystems,
wobei nur die für den Systemzusammenhang bedeutenden Bauteile besonders herausgestellt
sind. Figur 2 zeigt zur Verdeutlichung einen vergrößerten Querschnitt des Gegenmessers.
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In Figur 1 ist eine Gestellplatte 1 zu sehen, mit der mehrere in der
Ansicht hintereinander auf Abstand stehende Führungsplatten 2 fest verbunden sind.
Die Frontgestellplatte ist aus GrUnden der Darstellung fortgelassen. Ferner sind
mehrere Führungsleisten 3, welche in den gleichen Ebenen parallel zur Zeichenebene
liegen wie die Führungsplatten 2, außerdem das Gegenmesser 4 und der Späneabsaugungskanal
5 gestellfest angeordnet.
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Die kontur 6 der Führungsplatten 2 bildet mit den Führungsleisten
3 den U-förmigen Holzzuführungskanal 7, der mit Hölzern 8 über ein Transportband
9 befüllt wird und dessen Austrittskanten 10 und 11 sich an die drehbar gelagerte
Messerwelle 12 anschließen.
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Auf ihrem Umfang ist die Messerwelle 12 mit den Zerspanermessern 13
bestückt. Das Gegenmesser 4 bildet mit seiner Schneidkante 14a die vordere Austrittskante
10 des Förderquerschnitts und trennt den Späneabsaugungskanal 5 vom Holzzuführungskanal
7 gegen die Messerwelle 12 ab.
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An der tiefsten Stelle des U-förmigen Holzzuführungskanals 7 - bezogen
auf die Mitte des Förderquerschnitts - ist das Treiberrad 15 drehbar gelagert angeordnet.
Es trägt die radial beweglich angeordneten, federbelasteten und steuerbaren Treiber
16, die in die dargestellte Lage bewegt werden, sobald ein Treiber annähernd senkrecht
über dem Förderquerschnitt des Holzzurührungskanals 7 angelangt.
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Ferner besorgen Führungsscheiben 17 im Bereich des Treiberrades 15
die seitliche Führung des Holzzuführungskanals 7, von denen nur die hintere FUhrungsscheibe
dargestellt ist.
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Die Drehrichtungen von Messerwelle 12 und Treiberrad 15 sind in Figur
1 eingetragen.
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Der Holzzurührungskanal 7 ist von seiner tiefstgelegenen Stelle an
stetig erweitert ausgebildet. Die vordere Austrittskante 10 ist relativ zur Messerwelle
12 so angeordnet, daß der Winkel zwischen
der Tangentialebene 18
an diese Kante und der Tangentialebene 19 an die Zerspanermesserschneidkante, die
mit der Gegenmesserschneidkante 14a entlang der Austrittskante 10 im Zerspanungseingriff
steht, einen Mindestwert nicht unterschreitet. Dieser Mindestwert ist gegeben, solange
die Hauptschnittkraft F innerhalb des Reibungskegels K für das zugeführte Holz liegt,
der auf der Tangentialebene 18 senkrecht steht. Diese Maßgabe gilt für eden Punkt
im Zerspanungseingriff aller beteiligten Zerspanermesser.
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Die hintere Austrittskante 11 bestimmt die Förderquerschnittshöhe,
für die die Spandickendifferenz der an der vorderen bzw.
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hinteren Holzzuführungsaustrittskante erzeugten Späne einen vorgegebenen
Wert nicht überschreitet.
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Da die Umdrehungsgeschwindigkeit des Treiberrades abhängig von der
Messerwellendrehzahl und dem Anpreßdruck des Holzes auf die Zerspanermesserschneidkanten
geregelt wird, erfolgt eine Holzzufuhr, die mit Hilfe der im Eingriff befindlichen
Treiber genau dem abgenommenen Zerspanungsvolumen des Holzes entspricht. Da dies
aufgrund der Holzzuführungskanalanordnung für alle Stellen über der Zerspanermesserlänge
so ist, ergeben sich die eingangs aufgezeigten Vorteile. Insbesondere wird das Holz,
das gerade zerspant wird, von dem nachfolgenden Holz an die Messerwelle gedrückt,
wobei eine genau definierte Anpreßkraft unter Ausschluß der Eigengewichtskraft des
Holzes und unerwünschter, unzulässiger Klemmkräfte zwischen Holzzuführungsaustrittskante
und Zerspanermesserschneidkanten erzielt wird.
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Dadurch, daß der Förderquerschnitt zu den HolzzuSührungsaustrittskanten
hin erweitert ausgebildet ist, wird ein Verkeilen des Holzes beim Nachschieben durch
das folgende Holz unterbunden.
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Die Ausbildung der unteren Holzzuführungskanalwand als offene Schienenbahn
hat den doppelten Vorteil, daß dem Holz noch anhaftender Schmutz, Waldboden oder
Gestein nach unten abfallen kann und der Widerstand des Holzes gegen Verschieben
stark herabgesetzt wird.
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Die Ausbildung der oberen Holzzuführungskanalwand als offene Schienenbahn
hat den Vorteil, daß die Treiber in genügender Anzahl ungehindert eingreifen können,
so daß auch kürzere Hölzer,
als der Kanalbreite entsprechen, verarbeitet
werden können, ohne Gefahr zu laufen, quergeschlagen zu werden.
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Die Ausbildung des Treiberrades mit Führungsscheiben ist vorteilhaft,
weil das Holz bis zu dem Augenblick, in dem es unter den Förderdruck der Treiber
gerät, im Kanalquerschnitt gehalten wird, ohne einer Relativbewegung zur seitlichen
Holzführung ausgesetzt zu sein. Dies vermeidet den Verschleiß an seitlichen Holzführungen.
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In Figur 2 ist eine vergrößerte Darstellung des Gegenmessers 4 zu
sehen. Die Schneidkanten 14b, 14c und 14d bilden mit Schneidkante 14a eine Schneidkantenstaffel,
die - zuzüglich eines benötigten Schneidspaltes - auf der Oberfläche einer Rotationsfigur
liegt, welche bei der Drehung der Messerwelle von den Schneidkanten der Zerspanermesser
13 als Strahlfläche erzeugt wird. Die zusätzlichen Gegenmesserschneidkanten bewirken
eine Nachzerkleinerung, die insbesondere bei Schrägschnittmesserwellen notwendig
werden kann, wenn Restholzstückchen durch die nicht naher dargestellten Spantaschen
der Messerwelle die erste Gegenmesserschneidkante schon passiert haben und durch
die Zentrifugalkraft nach außen geschleudert werden.
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Durch die Anbringung von Entlastungsbohrungen 20 zum Gegenmesserrücken
21 wird erreicht, daß sich das Gegenmesser nicht mit Holzspänen und Feingut zusetzen
kann.