DE4316514C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Nachschärfen der Messer von Zerkleinerungsmaschinen - Google Patents

Description

Die in zylindrischen Werkzeugträgern von Zerkleine­ rungsmaschinen eingebauten Messer unterliegen einem raschen Verschleiß, so daß sie häufig ausgebaut und gegen nachgeschärfte ersetzt werden müssen.

Solche Zerkleinerungsmaschinen sind z. B. Zerspaner zur Aufarbeitung von Holz zu industriell weiterverar­ beitbaren Spänen. Hier beträgt die Standzeit der Zer­ spanmesser, die meist in Messerkränzen eingebaut sind, in der Regel nur wenige Stunden. Sie müssen daher mehrmals in einer Arbeitsschicht ausgewechselt wer­ den, was sich in einem Jahr auf etwa eintausend Messer­ wechsel summiert.

Nach dem Einbau der nachgeschärften Messer in den Messerkranz müssen ihre Schneiden stets den gleichen, für die angestrebte Spandicke maßgebenden Vorstand gegenüber der von den sog. Verschleißschuhen gebilde­ ten zylindrigen Innenwand des Messerkranzes aufwei­ sen. Hierzu ist eine Messerhalterung erforderlich, die ein Justieren der nachgeschärften Messerschneiden au­ ßerhalb der Zerspanmaschine mittels einer speziellen Einstellvorrichtung ermöglicht. Zu diesem Zweck ist bislang jedes Messer mit einer Halteplatte lösbar ver­ bunden, die eine für den Schneidenvorstand maßgeben­ de Bezugsfläche aufweist, die ihrerseits mit einer ent­ sprechenden, an den Messerträgern des Messerkranzes vorgesehenen Bezugsfläche beim Einbau des aus Mes­ ser und Messerhalteplatte bestehenden Messerpaketes in Kontakt kommt. Auf diese Weise ist zwar ein repro­ duzierbarer Schneidenvorstand gegenüber dem Urzu­ stand der zylindrigen Innenwand des Messerkranzes ge­ währleistet, doch wird hierbei der jeweilige örtliche Verschleißzustand der Innenwand nicht berücksichtigt Das hat über einen längeren Zeitraum hinweg eine stän­ dige und letztlich nicht mehr akzeptable Zunahme der Spandicken zur Folge.

Bei den häufigen Messerwechseln ist das Hantieren mit den relativ schweren Messerpaketen nicht nur um­ ständlich, mühsam und verletzungsträchtig, sondern auch zeitraubend, zumal die Messer vor dem Nach­ schärfen zunächst von ihren Halteplatten gelöst und danach wieder damit verbunden werden müssen, wobei ihre Schneide zugleich gegenüber der besagten, an der Halteplatte vorgesehenen Bezugsfläche auf den theore­ tischen Vorstand eingestellt werden muß.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde in der DE 41 14 840 A1 bereits ein Verfahren und eine Vor­ richtung vorgeschlagen, womit das Auswechseln der Messer bei gleichzeitigem Justieren der Messerschnei­ den unter Berücksichtigung des jeweiligen Verschleiß­ zustandes der Verschleißschuhe vollautomatisch er­ möglicht wird. Damit entfällt zwar das umständliche Hantieren der Messerpakete beim Aus- und Einbau der Messer, doch müssen die ausgebauten Messer nach wie vor in speziellen Schleifmaschinen einzeln oder grup­ penweise nachgeschärft werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, auch noch diesen kostenträchtigen Arbeitsgang zu er­ übrigen, ohne dabei jedoch auf die Erzielung eines exak­ ten, auf den jeweiligen Verschleißzustand der Ver­ schleißschuhe abgestimmten Schneidenvorstand ver­ zichten zu müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Verfahrensmaßnahmen gelöst.

Infolge dieser erfindungsgemäßen Verfahrens­ maßnahmen wird ein völlig bedienungsfreies Nach­ schärfen der Messerschneiden ermöglicht, wobei sie zu­ gleich automatisch wieder ihren ursprünglichen Vor­ stand über die Innenwand des Messerkranzes erhalten.

Es ist zwar bereits seit langem üblich, die Verschleiß­ schuhe von Messerkränzen im eingebauten Zustand auszuschleifen. Indes konnte hiervon eine Anregung zum erfindungsgemäßen Nachschärfen der Messer­ schneiden deshalb nicht ausgehen, weil in der Fachwelt die theoretisch begründete und durch Versuche bestä­ tigte Meinung bestand, daß der sog. Freiwinkel, den die Messerstirnfläche mit der Schnittfläche einschließt, nicht kleiner als 6° sein dürfe. Da das Nachschärfen im eingebauten Zustand zwangsläufig aber einen Freiwin­ kel von 0° ergibt, konnte die Fachwelt diese Möglich­ keit des Nachschärfens gar nicht ernsthaft in Betracht ziehen.

Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Ar­ beitsverfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 5.

Eine zur Durchführung dieses Arbeitsverfahrens ge­ eignete Nachschärf-Vorrichtung ist den Merkmalen des Nebenanspruchs 6 und seiner Unteransprüche 7 bis 11 zu entnehmen.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung speziell für einen Messerkranz dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 die Frontansicht einer Nachschärf-Vorrich­ tung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung dieser Vorrichtung ge­ mäß der Schnittlinie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung in Pfeilrich­ tung III in Fig. 1;

Fig. 4 eine Einzelheit in größerem Maßstab;

Fig. 5 die gleiche Einzelheit in noch größerer Darstel­ lung.

Die Nachschärf-Vorrichtung besteht gemäß der Er­ findung aus einem Maschinengestell 1, auf dem ein hori­ zontaler Gerätetisch 2 befestigt ist. Dieser ist mit einer kreisförmigen vertikalen Tragplatte 3 starr verbunden, wobei der über die Tragplatte 3 überragende Teil des Gerätetisches 2 mit Stützkonsolen 4 versehen ist. Ober­ halb des Gerätetisches 2 weist die Tragplatte 3 eine größere Öffnung 5 auf.

An der Tragplatte 3 ist ein Drehkranz 6 gelagert, der mit einer achssenkrechten Drehscheibe 7 für die zentri­ sche Befestigung eines Messerkranzes 8 verbunden ist. Der Drehkranz 6 wird von einem Ritzel 9 in Drehung versetzt, dessen Antriebsmotor 10 auf einer oberen Plattform 11 des Maschinengestells 1 angeordnet ist. Zwecks Unfallverhütung ist das Maschinengestell 1 von einem Schutzgehäuse 12 umgeben, das mit Rücksicht auf eine übersichtliche Darstellung der erfindungswe­ sentlichen Teile nur in Fig. 2 eingezeichnet ist. An dem Schutzgehäuse 12 ist eine pneumatisch betätigte Arre­ tiereinheit 13 angebracht, deren Arretierbolzen 13′ beim schrittweisen Weiterdrehen des Messerkranzes 8 nacheinander in Positionierbohrungen 14 einrastet die in einer seiner beiden Ringscheiben 8′ den einzelnen Messerhalterungen 15 zugeordnet sind.

Im unteren Bereich des Maschinengestells 1 ist ein aus zwei parallelen Tragstangen 16′ bestehender, pneu­ matisch betätigter Ein- und Ausbauschlitten 16 vorgese­ hen, mittels dem die Messerkränze 8 in die bzw. aus der Nachschärf-Vorrichtung ein- und ausgeschoben wer­ den.

Der Gerätetisch 2 trägt eine Schleifeinheit 17, die aus einer Schleifscheibe 18, einem Antriebsmotor 19 und einem Riementrieb 20 besteht. Die Schleifeinheit 17 ist auf einem Support 21 befestigt, der mittels eines Kreuz­ schlittens 22, 23 in axialer und radialer Richtung beweg­ bar ist. Die axiale Hin- und Herbewegung während des Schärfprozesses geschieht auf einem Unterschlitten 22, den eine von Endschaltern gesteuerte Hydraulikeinheit 24 antreibt. Zur gezielten Radialbewegung der auf ei­ nem Oberschlitten 23 angeordneten Schleifeinheit 17 in ihre exakte Arbeitsposition dient ein positionsgesteuer­ ter Spezialantrieb 25. Zum Schutz der Gleitbahnen von Unter- und Oberschlitten 22, 23 sind Faltenbalgman­ schetten 26, 27 vorgesehen. Der in Fig. 1 strichpunktiert eingezeichnete Kreis 18′ symbolisiert den Durchmesser einer vollständig abgenutzten Schleifscheibe 18.

Des weiteren trägt der Gerätetisch 2 eine Justierein­ richtung 28, die aus einem pneumatisch betätigbaren Messeranschlag 29 besteht, dem ein Positionstaster 30 zur Erfassung des Verschleißzustandes der Innenwand 8′′ des Messerkranzes 8 starr zugeordnet ist. Durch Bei­ legen dünner Plättchen 31 am Messeranschlag 29 kann der gleichmäßige Vorschub der Zerspanmesser 32 dem jeweiligen Schneidenverschleiß angepaßt werden. Die programmgesteuerte Radialbewegung des Messeran­ schlages besorgt eine Pneumatikeinheit 33.

Zum Vorschieben der einzelnen Messer 32 bis zu dem vom Positionstaster 30 definierten Messeranschlag 29 dient eine Werkzeugkombination 35, die auf einem Werkzeugständer 34 montiert ist. Sie besteht aus einer Schraubspindel 36 zum Lockern und Wiederanziehen der Klemmschrauben 37 an den Messerhalterungen 15, ferner aus einem Messerstößel 39 zum einzelnen Vor­ schieben der Zerspanmesser 32 und schließlich aus ei­ nem Niederhalter 40, der das Ruhigstellen der gelocker­ ten Messerhalteplatten 38 während der einzelnen Mes­ servorschübe besorgt. Sämtliche Werkzeuge 36, 39 und 40 werden programmgesteuert pneumatisch betätigt. Zudem ist die Schraubspindel 36 auf einer Gleitschiene 41 in Achsrichtung verfahrbar, wofür eine Pneumatik­ einheit 42 vorgesehen ist. Im unteren Bereich des Werk­ zeugständers 34 ist außerdem noch eine Preßluftdüse 43 angebracht, die ebenfalls auf einer Gleitschiene 44 mit­ tels einer von Endschaltern gesteuerten Pneumatikein­ heit 45 in Achsrichtung hin- und herbewegbar ist.

Die beschriebene Nachschärf-Vorrichtung arbeitet erfindungsgemäß wie folgt:

Nach Ausbau eines Messerkranzes 8 aus einer Zer­ spanmaschine wird dieser auf einem Spezialwagen 47 in den Schärfraum gefahren und dort vor der Nachschärf-Vorrichtung in der aus Fig. 2 ersichtlichen Position in Stellung gebracht. Sodann wird der Ein- und Ausbau­ schlitten 16 so weit ausgefahren, daß seine Tragstangen 16′ den Messerkranz 8 untergreifen und ihn bei ihrer Rückbewegung in die in der Drehscheibe 7 vorgesehene Zentrierung ziehen, wo er dann befestigt wird, wobei der Arretierbolzen 13′ bereits in eines der Positionier­ bohrungen 14 eingerastet ist. Nun beginnt der zentral gesteuerte automatische Funktionsablauf des Schärf­ prozesses:

Zunächst wird die Schraubspindel 36 in der Weise aktiviert, daß sie nacheinander die Klemmschrauben 37 einer Messerhalterung 15 lockert. Zugleich wird der Messeranschlag 29 von seiner Pneumatikeinheit 33 ra­ dial so weit vorgeschoben, bis der ihm zugeordnete Po­ sitionstaster 30 an einer dem betreffenden Messer 32 benachbarten Stelle des Verschleißschuhes 46 anliegt Nunmehr werden der Niederhalter 40 und der Messer­ stößel 39 aktiviert und dabei das betreffende Messer 32 im Messerkranz 8 so weit nach innen geschoben, bis seine Stirnfläche 32′ am Messeranschlag 29 anstößt. Diese Messerstellung wird nun durch sukzessives Wie­ deranziehen der Klemmschrauben 37 mittels der Schraubspindel 36 fixiert. Daraufhin veranlaßt die zen­ trale Steuerung das Zurückziehen des Messeranschla­ ges 29 und des Arretierbolzens 13′ sowie das Weiterdre­ hen des Messerkranzes 8 um eine Messerteilung, wo­ nach der Arretierbolzen 13′ in die nächste Positionier­ bohrung 14 einrastet. Nun beginnt der Vorschub des nächsten Messers 32 in der soeben beschriebenen Wei­ se, und er wiederholt sich so oft, bis sämtliche Messer 32 eines Messerkranzes gleichmäßig vorgeschoben und in ihrer neuen Position fixiert sind.

Nunmehr weist die zentrale Steuerung den Ritzelmo­ tor 10 an, den Messerkranz 8 ständig langsam zu drehen. Zudem veranlaßt sie, daß der Schleifsupport 21 soweit radial zum Messerkranz 8 hin zugestellt wird, bis die Schleifscheibe 18 in Kontakt mit den vorgeschobenen Messern 32 kommt. Dabei nimmt die Schleifscheibe 18 ein Drehmoment auf, das den Strombedarf ihres An­ triebsmotors 19 erhöht und als Steuerimpuls der zentra­ len Programmautomatik den Beginn des eigentlichen Schleifvorschubes signalisiert, um den der programmge­ steuerte Spezialantrieb 25 die Schleifeinheit 17 während des Schärfprozesses allmählich gegen die Stirnflächen 32′ der Messer 32 bewegt. Dieser nur wenige Zehntel Millimeter betragende Schleifvorschub wird durch zwei Parameter vorprogrammiert, und zwar zum einen von dem vom Positionstaster 30 festgestellten und gemittel­ ten Verschleißzustand der Innenwand 8′′ des Messer­ kranzes 8 bzw. seiner Verschleißschuhe 46 und zum an­ deren von dem eingegebenen angestrebten Schneiden­ vorstand der Messer 32 über diese Innenwand 8′′. Da die Schleifscheibe 17 sich allmählich abnutzt, wird nach jedem Schärfprozeß der jeweils aktuelle Durchmesser der Schleifscheibe 17 in einer nicht dargestellten Ab­ richteinrichtung festgestellt und als Korrekturfaktor in die Vorschubprogrammierung eingegeben.

Nach Ablauf des auf diese Weise von der elektroni­ schen Zentralsteuerung programmierten Schleifvor­ schubes sind dann sämtliche Messer 32 mit dem ge­ wünschten Schneidenvorstand wieder scharf. Nunmehr schaltet die Programmsteuerung sämtliche Drehantrie­ be ab und bringt alle Gerätschaften in ihre Ausgangspo­ sitionen zurück. Jetzt kann der Messerkranz 8 von der Drehscheibe 7 gelöst und mittels des Ein- und Ausbau­ schlittens 16 auf den Spezialwagen 47 verfrachtet und dort für einen Messerkranzwechsel an einer Zerspan­ maschine bereitgehalten werden.

Im Unterschied zu der vorstehend beschriebenen Ar­ beitsweise kann in den Fällen, in denen nach dem Schneidenverschleiß noch ein genügend großer Messer­ vorstand zum Abschleifen zur Verfügung steht, das Vor­ schieben der Messer auch erst nach dem Nachschärfen ihrer Schneiden erfolgen. Das trifft z. B. bei Zerspanern zu, die für die Erzeugung relativ dicker Späne ausgelegt sind. In solchen Fällen muß einerseits der für das Nach­ schärfen erforderliche Schleifvorschub zwar als Erfah­ rungswert in das Steuerprogramm eingegeben werden, doch ergibt sich andererseits hier der Vorteil, daß die Justiereinrichtung 28 den Vorstand der bereits nachge­ schärften Schneiden individueller und damit exakter an dem örtlichen Verschleißzustand der Innenwand 8′′ des Messerkranzes 8 ausrichtet.

Claims (11)

1. Arbeitsverfahren zum Nachschärfen der Messer von Zerkleinerungsmaschinen, insbesondere von Zerspanmessern, die in zylindrischen Messerträ­ gern durch lösbare Klemmung derart gehaltert sind, daß ihre Schneiden im Arbeitsprozeß auf ei­ nem gemeinsamen Kreis liegen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schärfen der Messer durch Schleifen bei ihrem im Messerträger eingebauten Zustand unter dessen langsamen Drehen erfolgt, daß vor dem Schärfen sämtliche Messer nacheinan­ der in ihrer Halterung gelockert und um einen dem Schneidenverschleiß entsprechenden Betrag in ih­ ren Wirkbereich vorgeschoben und in dieser Stel­ lung erneut festgeklemmt werden und daß der zur Erzielung eines angestrebten Schneidenvorstandes über die maßgebliche Fläche des Messerträgers er­ forderliche radiale Schleifvorschub unter Berück­ sichtigung des Verschleißzustandes dieser Fläche vorprogrammiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der für das Vorprogrammieren des radialen Schleifvorschubes benötigte Verschleißzu­ stand der maßgeblichen Fläche des Messerträgers beim einzelnen Vorschieben der Messer ertastet und daraus ein Mittelwert gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß vor und nach dem Schärfen die Messer und ihre Halterungen durch ein unter Druck zugeführtes Medium gesäubert werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schärfen unter Zuführung eines Kühlmittels erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Nachschärfen der Messerschneiden der Messerträger aus der Zerkleinerungsmaschine ausgebaut und in einer speziellen Schärfvorrichtung behandelt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, speziell zum Nachschärfen der Messer eines Messerkranzes, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf einem Maschinengestell (1) eine Drehscheibe (7) für den Messerkranz (8) sowie eine translatorisch bewegte Schleifeinheit (17) gelagert sind und daß eine Justiereinrichtung (28) für einen dem Schneidenverschleiß entsprechenden gleich­ mäßigen Vorschub der Messer (32) über die zylin­ drige Innenwand (8′′) des Messerkranzes (8) vorge­ sehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schleifeinheit (17) aus einer rotier­ baren Schleifscheibe (18) besteht deren Support (21) auf einem Kreuzschlitten (22, 23) sowohl in axialer als auch in radialer Richtung bewegbar ist und daß die Stelleinrichtung für den gleichmäßigen Schneidenvorstand zumindest einen auf die Mes­ serrückseiten wirkenden Messerstößel (39) sowie einen den Messervorschub begrenzenden Messer­ anschlag (29) umfaßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Messeranschlag (29) ein Posi­ tionstaster (30) für die Erfassung des Verschleißzu­ standes der Messerkranz-Innenwand (8′′) zugeord­ net ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Positionstaster (30) in eine elek­ tronische Steuereinrichtung integriert ist, die den zur Erzielung des angestrebten Schneidenvorstan­ des erforderlichen radialen Vorschub der Schleif­ einheit (17) in Abhängigkeit vom Verschleißzu­ stand der Messerkranz-Innenfläche (8′′) program­ miert.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung für den Messervorschub aus einer Werkzeugkom­ bination (34) besteht, die eine Schraubspindel (36) zum selbsttätigen Lockern der Messerhalterung (15) sowie einen auf die Messerhalteplatten (38) wirkenden Niederhalter (40) umfaßt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Reihenfolge der Funktions­ abläufe der Werkzeugkombination (35) von einer automatischen Folgeschaltung gesteuert wird.