DE60023234T2

DE60023234T2 - Verfahren sowie Vorrichtung zum Schleifen von Kreismessern

Info

Publication number: DE60023234T2
Application number: DE60023234T
Authority: DE
Inventors: Lawrence D. Green Bay Mikulsky; Larry D. Green Bay Wierschke; Joseph A. Green Bay Blume; Jr. James D. Green Bay Badour; Gary R. Green Bay Wunderlich
Original assignee: Paper Converting Machine Co
Current assignee: Paper Converting Machine Co
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 2000-05-15
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2020-05-16
Also published as: ES2247976T3; CA2303730A1; EP1078720B1; US6224468B1; EP1078720A3; DE1078720T1; BR0001623A; DE60023234D1; JP2001038585A; ATE307012T1; EP1078720A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schleifen von Kreismessern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 10 und insbesondere von Kreismessern von Sägen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7, die mehrlagiges Material zerschneiden. Beispiele für derartiges mehrlagiges Material sind Rollen von Hygiene- und Küchentüchern bzw. Stapel von gefaltetem Gesichts- und Handtüchern. Als nächstliegender Stand der Technik gilt die US-PS 4 041 813, aus der die Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche 1, 7 und 10 hervorgehen.
Einige der ersten Sägen waren die so genannten "Gilbertville"-Sägen, die in der US-PS 2 766 566 und 2 879 633 beschrieben werden. Diese Patentschriften lehrten die Verwendung von mit Luftzylindern betätigten Schleifanordnungen mit nicht angetriebenen (leerlaufenden) bzw. angetriebenen Schleifscheiben. Ein Luftzylinder lässt sich zwar als Feder betrachten; zum Zustellen der Schleifscheibe zum und zum Halten derselben auf dem Messer sowie wegen der Notwendigkeit eines Gegenlagers auf der anderen Messerseite wurden jedoch die Schleifscheibe starr auf dem Messer gehalten.
Mit zunehmenden Sägegeschwindigkeiten, die mit steigenden Produktionszahlen mithalten mussten, wurden an den Sägen Verbesserungen durchgeführt; vergl. hierzu die US-PSn 4 041 813, 4173 846, 4 347 771, 4 584 917, 4 821 613 und 5 152 203 der Anmelderin. Dabei lehren diese US-Patentschriften (mit Ausnahme der US-PSn 4 347 771 und 4 821 613) mit Luftzylindern betätigte Schleifanordnungen und das Aufsetzen der Anordnung auf einen festen Anschlag und damit das Ansetzen der Schleifscheibe an das Messer. Die US-PS 4 041813 lehrt auch angetriebene anstelle leer laufender Schleifscheiben. Die US-PS 4 347 771 lehrt die Verwendung eines schwachen Federdrucks, das Fehlen eines Anschlags sowie leer laufende Schleifscheiben zum Scharfschleifen und verringertem "Scalloping" der Messer. Damit erreichte man eine Verbesserung gegenüber der US-PS 4 041 813. Die US-PS 4 821 613 fügte der US-PS 4 347 771 die Lehre der oszillierenden Messerdrehzahl hinzu, um das "Scalloping" abzuschwächen. Es sei darauf hingewiesen, dass das "Scalloping" auftritt, wenn ein Messer am Außendurchmesser kein Kreis mehr ist, sondern beginnt, als Folge von um das Messer herum aufeinander folgenden Abflachungen zu erscheinen.
Mit zunehmender Verwendung von Recycling-Substraten für die Materialbahn und die Kernpappen sowie von breiteren Materialbahnen und höheren Produktionsgeschwindigkeiten sind die Anforderungen an die Messer weiter gestiegen. Heutige Messer müssen mit stärker verunreinigten Bahnen fertig werden und müssen schneller und mit jedem Durchlauf mehr Produktlinien schneiden. Daher steigt auch der Schleifbedarf an die Schleifscheiben, die die Messer scharf halten müssen, ohne unerwünschtes "Scalloping" zu verursachen oder zu verstärken. Dieser Bedarf hat sich ständig verschärft, wie auch die Notwendigkeit, dass die Messerzustellung die gegenseitige Zuordnung der Schleifscheiben und Messer gleichmäßiger hält. Desgl. hat sich die Notwendigkeit verschärft, den Schleifprozess selbst gleichmäßiger zu halten sowie die Qualität der Messer und Schleifscheiben zu verbessern.
Ein Problem mit leer laufenden Schleifscheiben ist, dass der Schleifprozess nicht sehr kontrolliert abläuft, da jede Schleifscheibe mit eigener Geschwindigkeit – auf Grund ihrer Drehzahl – schleift. Die Drehgeschwindigkeit der Schleifscheibe ist eine Funktion der Überlappung zwischen der Schleifscheibe und dem Messer, des Einstelldrucks, der Reibung in der Anordnung, der Fertigungstoleranzen der Anordnungsteile, des Bauteileverschleißes sowie der Verschmutzung in Folge des Schneide- und des Messerschleifprozesses.
Wird die Schleifscheibenanordnung an einen festen Anschlag geführt, passt das Messer sich der Schleifscheibe an. Mit zunehmender Unrundheit des Messers ändert sich die Schleifkraft zwischen dem Messer und der Schleifscheibe bei der Drehung des Messers. Zu diesen Schwankungen der Schleifkraft kann auch die Unrundheit der Schleifscheibe beitragen. Zusammen mit der Forderung nach aggressiverem Schliff können diese Faktoren zum "Scalloping" führen, das die Schwankungen der Schleifkraft weiter verstärkt. Der "Scalloping"-Effekt lässt sich mit Querrillen auf einer ungepflasterten Straße vergleichen, wobei die Fahrzeugreifen die Schleifscheiben darstellen. Wird das "Scalloping" zu ausgeprägt, ist das Messer auszutauschen, da ein Schliff nicht mehr möglich ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Nach einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Schleifen eines Kreismessers nach dem Anspruch 1. Nach einem anderen Aspekt, wie er im Anspruch 7 definiert ist, schafft sie eine Vorrichtung zum Zerschneiden von mehrlagigem Bahnmaterial. Schließlich stellt die Erfindung ein Verfahren zum Schleifen eines drehenden Kreismessers nach Anspruch 10 bereit. In der hier beschriebenen Schleifvorrichtung ist die typische Betätigungseinrichtung eingesetzt, um die Schleifscheiben in die Berührung mit dem Messer zu bringen. Die Schleifscheiben werden so angetrieben, dass die Schleifrate und die Axialverschiebung auf minimale Schleifkraftschwankungen geregelt werden. Die Axialbewegung der Schleifscheibe ermöglicht der Schleifscheibe, sich Unregelmäßigkeiten der Messeroberfläche anzupassen, und verringert die Genauigkeit, mit der die Sägennachstellung die Schleifscheibe zum Messer zustellen muss. Die Schleifrate wird über die Relativgeschwindigkeit zwischen der Schleifscheibe und dem Messer zu Beginn und während des Schleifvorgangs geregelt.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird anhand einer beispielhaften Ausführungsform erläutert, die in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist.
1 ist ein schaubildlicher seitlicher Aufriss einer bekannten Querschneidevorrichtung nach der US-PS 4 041 813;
2 ist eine Teilperspektive eines Teils der Schleifvorrichtung nach 1;
3 ist ein Frontalaufriss einer erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung;
4 ist ein Teilschnitt in der Ebene 4-4 der 3;
5 ist ein vergrößerter Teilschnitt durch einen Teil der 4;
6 ist ein Teilschnitt in der Ebene 6-6 der 3; und
7 ist eine Draufsicht aus der Ebene 7-7 der 3.
BESCHREIBUNG EINER BESTIMMTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Zur vereinfachten Beschreibung der Erfindung sei auf die 1 und 2 verwiesen, die den Stand der Technik insbesondere gem. US-PS 4 041 813 darstellen. Die Darstellung gilt dabei für eine Rollensäge, wie sie in der Produktion von Toilettenpapier- und Küchentuchrollen in Einzelhandelsgrößen verwendet wird. Die Säge weist dabei ein allgemein mit 20 bezeichnetes Gestell auf, durch das hindurch eine Stammrolle L auf einem Pfad P geführt wird, um zu Rollen R in Einzelhandelsgröße zerschnitten zu werden. Hierzu wird ein Paar auf einem Planetenarm 22 gelagerter Kreismesser 21, 21' auf einer Umlaufbahn geführt.
Die 2 zeigt ein Paar Schleifsteine bzw. -scheiben 23, 24 für das Kreismesser 21. Da es vorliegend um den Aufbau und die Arbeitsweise von Schleifscheiben geht, fallen Einzelheiten des Planetenantriebs und des Rests der Vorrichtung nach 1 weg. Zu solchen Einzelheiten wird auf die US-PS 4 041 813 verwiesen.
Wie ersichtlich, sind die Kreismesser 21, 21' jeweils auf einem Hilfsgestell 25, 25' am Ende des Planetenarms 22 drehbar gelagert. Die Schleifscheiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind ebenfalls auf einem Hilfsgestell 25 gelagert, so dass sie mit dem Kreismesser zusammen umlaufen.
Wie die 3 zeigt, weist eine Schleifscheibenanordnung 30 ein Gestell 31 auf, das auf einem Hilfsgestell 25 gelagert ist. Ein Schwenkpfosten 32 hat einen Gewindeabschnitt 33, den das Gestell 31 lagert.
Zwei Schleifscheiben bzw. -steine 35, 36 sind drehbar auf einem Lagerwinkel 37 gelagert, der schwenkbar auf dem Schwenkpfosten 32 sitzt. Wie die 4 und 6 zeigen, sind die Schleifscheiben jeweils angenähert untertassenförmig und weisen eine Nabe 38 und einen kegelstumpfförmigen Körper 39 auf. Die vordere Schleifscheibe 35 greift von vorn, die hintere Schleifscheibe 36 von hinten am Kreismessers 21 an.
Die US-PS 5152 203 beschreibt, wie der Lagerwinkel 37 auf dem Schwenkpfosten 32 geschwenkt wird, um im Schleifteil des Sägezyklus die Schleifscheiben in den Kontakt mit dem Kreismesser zu bringen. Diese Patentschrift beschreibt auch, wie der Schwenkpfosten relativ zum Gestell 31 geschwenkt wird, um die Schleifscheiben abzusenken und so auf einen verringerten Durchmesser des Kreismessers nachzustellen.
Die 4 zeigt, wie eine Antriebswelle 44 für jede der Schleifscheiben mit Lagern 45, 46 drehbar im Lagerwinkel 37 gelagert ist. Die Lager sind von einer zylindrischen Abstandhülse 47 voneinander getrennt.
Die Antriebswelle wird von einem Motor 48 getrieben, den Bolzen 49 mit dem Lagerwinkel 37 verbinden. Ein Abstandhalter 50 liegt zwischen dem Lagerwinkel und dem Motor. Ein Antriebswellenzapfen 51 des Motors steht in den Schlitz 52 im rechten Ende der Antriebswelle 44 vor, um die Antriebswelle zu drehen.
In der dargestellten Ausführungsform ist der Motor 48 ein hydraulischer Motor. Er könnte jedoch auch elektrisch oder pneumatisch sein. Alternativ könnte man die Antriebswelle 44 mechanisch antreiben – bspw. mit einem Antriebsriemen sowie Riemenscheiben, Zahnräder oder mit einer Kombination verschiedenen Antriebseinrichtungen.
Ein allgemein zylindrisches Gehäuse 55 umgibt das linke Ende der Antriebswelle 44. Die Nabe 38 der Schleifscheibe 35 ist mit einem radialen Flansch 56 auf dem Gehäuse 55 verschraubt. Das Gehäuse ist mittels eines Lagerpaares 57 axial beweglich auf der Antriebswelle angeordnet. Das Gehäuse dreht sich mit der Antriebswelle, da ein Quermitnehmer 58 radial durch die Antriebswelle in axial langgestreckte Langlöcher 59 im Gehäuse vorsteht. Die Axialabmessung der Langlöcher ist größer als die des Mitnehmers, so dass sich das Gehäuse relativ zur Antriebswelle bewegen kann. Eine Abdeckung 61 auf dem Gehäuse hält den Mitnehmer 58 in der Solllage und Verunreinigungen aus den Langlöchern.
Wie die 5 zeigt, ist ein Paar radial sich erstreckender Abstandhalter oder Schultern 64, 65 mit einem Bolzen 66 auf das linke Ende der Antriebswelle 44 aufgeschraubt. Das Gehäuse 55 weist eine Hülse 67 auf, die auf einen zylindrischen Teil 68 des Gehäuses 55 aufgeschraubt ist. Die Hülse hat einen radial einwärts vorstehenden Vorsprung 69, der in den Raum zwischen den beiden Abstandhaltern 64, 65 hinein vorsteht. Ein Paar Wellenscheiben 71, 72 wird zwischen dem Vorsprung 69 und einem Abstandhalter 64 bzw. 65 komprimiert. Der Vorsprung 69 und das Gehäuse 55 werden von den Wellenscheiben 71 und 72 federelastisch nach rechts bzw. nach links gedrückt.
Ein Stopfen 74 ist in das offene Ende der Hülse 67 eingesteckt, um Verunreinigungen aus den Lagern und dem Raum zwischen dem Gehäuse und der An triebswelle zu halten. Das andere Ende des Gehäuses ist mit einer Dichtung 75 verschlossen (4).
Greifen die Schleifscheiben nicht am Kreismesser an, hält das Kräftegleichgewicht der Scheiben 71, 72 den Vorsprung 69 mittig zwischen den Abstandhaltern 64, 65. Die Lage des Vorsprungs 69 setzt die Axialposition des Gehäuses 55 und damit der Schleifscheibe 35 bezüglich der Antriebswelle 44 fest.
Die Hülse 67 und der Vorsprung 69 wirken als Tiefenlehre, um den gegenseitigen Eingriff der Schleifscheiben mit dem Kreismesser bzw. den zwischen ihnen wirkenden Druck einzustellen. Bei relativ zum Gehäuse 55 drehender Hülse 67 bewirkt die Gewindeverbindung zwischen der Hülse und dem Gehäuse, dass letzteres und die Schleifscheibe sich zum Kreismesser hin oder von ihm weg bewegen.
Ein auf dem Lagerwinkel 37 sitzender pneumatischer Stellmotor 77 (3 und 7) verschwenkt den Lagerwinkel auf dem Schwenkpfosten 32, wenn das Kreismesser geschärft werden soll. Der Stellmotor hat einen Kolben 78 (7), der auf das Gestell 31 arbeitet. Zieht der Stellmotor den Kolben zurück, schwenkt der Lagerwinkel 37 relativ zum Gestell. Die Schwenkbewegung des Lagerwinkels 37 bringt die Schleifscheiben 35, 36 in den Kontakt mit dem Kreismesser 21.
Die Wellenscheiben 71, 72, die am Vorsprung 69 anliegen, ermöglichen den Gehäusen 55 und Schleifscheiben, auf der Antriebswelle 44 axial zu "schwimmen". In dem Maß, wie Unterschiede im Kreismesser die Lage der Außenkante des Kreismessers mit dessen Drehung sich ändern lassen, verschieben sich die Schleifscheiben, um die Schleifkräfte im wesentlichen konstant zu halten.
LEGENDE ZUR FIGURENBESCHRIFTUNG
1

Prior art Stand der Technik

Claims

Vorrichtung zum Scharfschleifen eines Kreismessers mit: einem Lagerwinkel (31), der in der Nähe eines Kreismessers anbringbar ist; einer Antriebswelle (44), die auf dem Lagerwinkel um eine Drehachse drehbar gelagert ist; einem Gehäuse (55), das auf die Antriebswelle mit dieser drehbar aufgesetzt und relativ zu ihr axial bewegbar ist; einer Schleifscheibe (35, 36), die auf dem Gehäuse gelagert ist; und einer ersten Feder (71, 72), die am Gehäuse und an der Antriebswelle angreift, wobei die erste Feder das Gehäuse und die Schleifscheibe in einer ersten Axialrichtung auf der Antriebswelle federelastisch vorspannt; dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin eine zweite Feder (71, 72) aufweist, die am Gehäuse und an der Antriebswelle angreift und das Gehäuse und die Schleifscheibe in einer zweiten Richtung auf der Antriebswelle federelastisch vorspannt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einem auf der Antriebswelle quer sich erstreckenden Mitnehmer (58), der durch ein Langloch (59) im Gehäuse verläuft, wobei die Axialabmessung des Langlochs größer ist als die des Mitnehmers und der Mitnehmer das Gehäuse mit der Antriebswelle in Drehung mitnimmt und eine axiale Relativbewegung zwischen dem Gehäuse und der Antriebswelle zulässt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einem Paar axial beabstandeter Abstandhalter (64, 65), die auf die Antriebswelle aufgesetzt sind, und einem Vorsprung (69) auf dem Gehäuse, der in den Raum zwischen den Abstandhaltern vorsteht, wobei die erste Feder zwischen dem Vorsprung und einem der Abstandhalter angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 mit einer zweiten Feder (71, 72), die zwischen dem Vorsprung und dem anderen Abstandhalter angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der das Gehäuse einen ersten Teil (55), auf dem die Schleifscheibe sitzt, und einen zweiten Teil (67) aufweist, der auf den ersten Teil aufgeschraubt ist, wobei die relative axiale Lage des ersten und des zweiten Gehäuseteils sich verstellen lässt und der Vorsprung sich auf dem zweiten Gehäuseteil befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer Einrichtung zum Drehen der Antriebswelle.
Vorrichtung zum Zerschneiden von mehrlagigem Bahnmaterial, die ein Gestell (20), einen auf dem Gestell drehbar gelagerten Arm (22), ein auf dem Arm gelagertes Hilfsgestell (25) und ein auf dem Hilfsgestell drehbar gelagertes Kreismesser (21) sowie weiterhin aufweist: einen Lagerwinkel (37), der auf dem Hilfsgestell gelagert ist; eine Antriebswelle (44), die auf dem Lagerwinkel um eine Drehachse drehbar gelagert ist; ein Gehäuse (55), das mit der Antriebswelle drehbar auf dieser und axial relativ zu ihr bewegbar aufgesetzt ist; und eine Schleifscheibe (35, 36), die nahe am Kreismesser auf dem Gehäuse gelagert ist; dadurch gekennzeichnet, dass ein Paar axial beabstandeter Abstandhalter (64, 65) auf die Antriebswelle aufgesetzt sind; das Gehäuse mit einem quer verlaufenden Vorsprung (69) in den Raum zwischen den Abstandhaltern hinein vorsteht; eine erste Feder (71) zwischen dem Vorsprung und einem der Abstandhalter vorgesehen ist, mit der das Gehäuse und die Schleifscheibe in einer ersten axialen Richtung vorspannbar sind; und eine zweite Feder (72) zwischen dem Vorsprung und dem anderen Abstandhalter vorgesehen ist, mit der das Gehäuse und die Schleifscheibe in einer zweiten axialen Richtung vorspannbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7 mit einem auf der Antriebswelle angeordneten, quer verlaufenden Mitnehmer (58), der sich durch ein im Gehäuse vorgesehenes Langloch (59) erstreckt, dessen axiale Abmessung größer ist als die des Mitnehmers, so dass der Mitnehmer das Gehäuse mit der Antriebswelle in Drehung mitnimmt und eine axiale Relativbewegung zwischen dem Gehäuse und der Antriebswelle zulässt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der das Gehäuse einen ersten Teil (55), auf den die Schleifscheibe aufgesetzt ist, und einen zweiten Teil (67) aufweist, der mit dem ersten Teil verschraubt ist, wobei die axiale Relativposition des ersten und des zweiten Gehäuseteils verstellbar ist und der Vorsprung sich auf dem zweiten Gehäuseteil befindet.
Verfahren zum Schärfen eines drehenden Kreismessers mit folgenden Schritten: eine Antriebswelle (44) wird drehbar gelagert; ein Gehäuse (55) wird auf die Antriebswelle zur Drehung mit ihr und so aufgesetzt, dass es axial relativ zu ihr bewegbar ist; eine Schleifscheibe (35, 36) wird auf das Gehäuse aufgesetzt; das Gehäuses und die Schleifscheibe werden um eine Drehachse drehend angetrieben; das Gehäuses und die Schleifscheibe werden derart angetrieben, dass die Schleifscheibe sich an das drehende Kreismesser anlegt, während das Gehäuse und die Schleifscheibe sich axial relativ zur Antriebswelle bewegen können; dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse auf der Antriebswelle in entgegengesetzten axialen Richtungen relativ zur Drehachse federelastisch vorgespannt wird.