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Die Erfindung betrifft eine Schlagscherenmessereinheit für Werkzeugmaschinen und eine damit ausgerüstete Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Hintergrund
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Die Erfindung betrifft insbesondere eine Schlagscherenmessereinheit für die Bearbeitung von Glaswolle und Steinwolle.
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Stand der Technik
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Zum Querteilen von endlos gefertigten Materialbahnen werden üblicherweise Schlagscherenmesser aus gehärteten Ganzstahlmessern eingesetzt. Hierbei kommen Messerlängen von 0,5 m bis 4 m in einer Höhe von 200 bis 500 mm und einer Dicke von 2 bis 10 mm zum Einsatz. Diese Messer haben Gewichte von wenigen kg bis zu 50 kg pro Messer, was zu erheblichen Unfallgefahren beim Wechseln dieser Messer führt.
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Zudem ist die Stillstandszeit abhängig von den Umgebungsbedingungen. Z.B. kann es nötig sein, dass ein Kran zum Herausheben der gesamten Schlagschere eingesetzt werden muss, um den Messerwechsel zu vollziehen.
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Das Ziel war daher, die Unfallgefahren zu minimieren und den Wechsel der Schneiden ohne großen Aufwand zu erreichen.
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Der bisherige Stand der Technik für Schlagscherenmesser für die Glaswolle- und Steinwolle-Bearbeitung stellt sich wie folgt dar:
- Die eingesetzten Messer sind zum Querteilen von endlosen Glaswolle-Strängen (Steinwolle-Strängen) vorgesehen. Die Messer wurden bisher immer aus gehärteten Werkzeugstählen mit einer gegenläufigen Schnittverzahnung, die jeweils von der Mitte des Messers nach außen verläuft, hergestellt.
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Die Wechsel-Zyklen diese Messer, bedingt durch den hohen Verschleiß, liegt zwischen einer Woche und einem Monat. Hier hat es schon viele Versuche gegeben, durch Beschichtungen der Schneiden eine Standzeit-Erhöhung zu erreichen. Das betraf allerdings immer nur das gesamte Messer und hatte einen nur mäßigen Erfolg, welcher nicht in Relation zu den Kosten stand.
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Nachdem ein Messer mit aufgelöteten Hartmetallschneiden im Markt etabliert wurde, haben sich die Standzeiten erheblich verbessert (1 Jahr und mehr). Jedoch sind diese Messer sehr empfindlich gegen Schlag oder partiellen Kräften, die auf die Hartmetallschneide wirken, was dazu führte, dass schon beim Einbau dieser Messer einige Schneiden abgebrochen sind und somit das gesamte Messer nicht mehr einsatzfähig war.
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Aus der
KR 10 2020 0 067 544 A ist eine Schlagscherenmessereinheit für Werkzeugmaschinen bekannt, die einen Messergrundkörper und eine darin einsetzbare, mit dem Messergrundkörper befestigbare, auswechselbare Schneideeinheit umfasst. Eine Werkzeugmaschine mit einer derartigen Schlagscherenmessereinheit ist ebenfalls aus der
KR 10 2020 0 067 544 A bekannt.
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Aus der
DE 37 41 162 A1 ist eine Schlagscherenmessereinheit für Werkzeugmaschinen bekannt, die einen Messergrundkörper und eine darin einsetzbare, mit dem Messergrundkörper befestigbare Schneideeinheit umfasst. Die einzelnen Schneideeinheiten sind mit dem Messergrundkörper durch eine Schraubenverbindung befestigt.
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Weder die
KR 10 2020 0 067 544 A noch die
DE 37 41 162 A1 offenbaren Führungsschlitze im Messergrundkörper, in denen die Zuglaschen der Schneideinheiten einliegen.
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Aufgabe und Lösung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung: Es sollen die oben genannten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteile der Erfindung
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Die Problematik der Zahnstabilität bei diesen verhältnismäßig dünnen Messern konnte bisher nur durch stofflich untrennbare Verbindungen gelöst werden, was nun durch die Stützflächen in Verbindung mit einer Zuglasche als wechselbare Einheit zur Einzelzahnausführung mit der gleichen Funktionalität erreicht wurde.
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Die Problematik der Zahn- oder Schneiden-Stabilität steht dem Wechselzahnmesser entgegen, da normalerweise die Abstützung der Schneidkräfte großflächig auf einen entsprechend stabilen Grundkörper übertragen wird (z.B. Drehmeißel). Da jedoch bei Messern die Schneiden in der Regel sehr schmal ausgeführt werden und hohe Hebelkräfte die Schneide seitlich stark belasten, bezieht sich die Neuheit auf die die konstruktive Lösung mittels Stützflächen in zwei Richtungen (Vergrößerung der Stützflächen durch V-Ausbildung) und der Zuglasche. Durch diese beiden Elemente werden die Schneidkräfte sicher in den Grundkörper übertragen und ein stabiles Schlagscherenmesser mit hohen Standzeiten hergestellt.
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Beim Wechsel der Zahneinheit 4 ist dann der Aufwand und die Unfallgefahr auf ein Minimum reduziert.
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Mit der Erfindung wird erreicht, dass die eigentliche Schneide getrennt vom Messergrundkörper gewechselt wird. Dadurch werden partielle Reparaturen des Messers ermöglicht. Dies erspart einen vollständigen Messerwechsel.
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Nachdem der Grundkörper in die Schlagschereneinheit verbaut wurde, kann mit minimierter Unfallgefahr die Wechselzahnreihe eingesetzt werden und die Schlagschere kann ihren Betrieb wieder aufnehmen.
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Durch die nun gegebene Möglichkeit, einzelne Zähne zu wechseln, ist auch ein Materialmix möglich, der es erlaubt, hochverschleißfeste Materialen als Schneiden einzusetzen und dadurch eine erhebliche Standzeitverlängerung zu erreichen, wie z.B. der Einsatz von Hartmetall oder Schneidkeramiken als Schneide.
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Diese Wechselzahntechnik kann auf sehr dünne Schneid-Geometrien eingesetzt werden
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Die Materialien der Schneiden können an den zu schneidenden Werkstoff angepasst werden, wodurch große Standzeitverlängerungen erzielt werden.
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Dadurch, dass nur die Zahneinheiten transportiert werden müssen, verringert sich der Transportaufwand, wodurch eine umweltschonende Messerinstandsetzung gewährleistet wird.
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In der Erfindung ist es besonders wichtig, dass die Schneideinheit 4 einzeln gewechselt werden kann und dadurch Handling, Unfallpotential, Auswahl des Schneiden-Werkstoffs und die Logistik verbessert wird.
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Von Vorteil ist außerdem die drastische Verringerung der Carbon-Footprints durch die längere Nutzung der Schlagmesser.
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Der Erfinder hat bei der Entwicklung der erfindungsgemäßen Anlage die folgenden technischen Schwierigkeiten in nicht naheliegender Weise überwunden.
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Bei den ersten Ausführungen wurden mehrere Zähne als Block auf ein Teilstück des Messers zusammengefasst und mit einer Befestigungslasche zwischen den beiden Blechen 1 und 2 verspannt. Die Stütz-Wirkung wurde nur parallel zum Grundkörper in einer Ebene und zu weit von der Schneidenspitze realisiert. Durch die langen Hebellängen waren die Schneidkräfte so hoch, dass diese Zahnblöcke abknickten und dadurch das gesamte Messersystem unbrauchbar machten.
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Bei der geschraubten Variante waren zu Beginn Leisten mit Gewinde vorgesehen. Es wurden Innensechskantschrauben DIN 912 verwendet, die mit Schutzleisten (Verschleißschutz) auf den Deckblechen 1 und 2 befestigt wurden. Diese Leisten sind jedoch von den Kunden nicht akzeptiert worden, da diese das Material mit nach oben gezogen hätten und das Messer partiell zu dick geworden wäre.
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Beim Herstellen der Zahneinheit wurden zu Beginn keine Führungsschlitze zum Verbinden mit der Zuglasche vorgesehen, was eine zu kleine Befestigungsfläche zwischen Schneide und Zuglasche darstellte, dadurch die Schneiden nicht ausreichend befestigt waren und abgebrochen sind.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.
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So wird vorgeschlagen,
- - dass Stützflächen (7, 8) in Verbindung mit der Zuglasche (4.2) als wechselbare Einheit zur Einzelzahnausführung vorgesehen sind,
- - dass die Stützflächen (7, 8) V-förmig ausgebildet sind,
- - dass Führungsschlitze zum Verbinden mit der Zuglasche (4.2) vorgesehen sind,
- - dass der Messergrundkörper (1, 2, 3) als Stützflächen zwei Deckbleche (1, 2) und ein zwischen diesen angeordnetes Distanzblech (3) aufweist, dass die Führungsschlitze vom Distanzblech (3) gebildet wird und die Zuglasche (4.2) zwischen den Deckblechen (1, 2) angeordnet und an diesen auswechselbar befestigt ist,
- - dass die Zähne aus unterschiedlichem Material bestehen.
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Ausführungsbeispiel
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. In allen Zeichnungen haben gleiche Bezugszeichen die gleiche Bedeutung und werden daher gegebenenfalls nur einmal erläutert.
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Es zeigen
- 1: das Wechselzahnmesser gemäß der Erfindung,
- 2: als Detail einen Ausschnitt nach 1 mit fehlenden Zahn zur Verdeutlichung der Stützflächen,
- 3: als Detail einen Ausbruch nach 2 zur Verdeutlichung der Befestigung der Zahneinheit 4,
- 4: eine Seitenansicht nach 1,
- 5: eine Seitenteilansicht nach 4 zur Verdeutlichung der Befestigung mittels Schrauben / Muttern oder Nietbefestigung,
- 6: eine Zahneinheit 4 nach 1 und
- 7: Stützflächen nach 6.
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Aufbau der Schlagscherenmessereinheit für Werkzeugmaschinen
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In 1 ist erfindungsgemäß ein Schlagscherenmesser mit Wechselzahneinheiten 4 dargestellt.
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2: Die Wechselzahneinheiten 4 sind zwischen Stützseiten-Deckblech 1, einem Distanzblech 3 und einem Zugseiten-Deckblech 2 verschraubt oder genietet (5).
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Die Stützflächen 7 nehmen die Schneidbelastungen der Schneide auf. Dieses Wechselzahnmesser ist in Schichten durch das Stützseiten-Deckblech 1, das Distanzblech 3 und dem Zugseiten-Deckblech 2 aufgebaut, welche miteinander untrennbar verbunden sind (z.B. durch Kleben / Schweißen).
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3: Durch Verschrauben oder Nieten 5, wird die Zuglasche der Wechselzahneinheit 4 an das Stützseiten-Deckblech 1 verspannt und damit gegen Herausfallen gesichert. Die Stützflächen 7 nehmen die Schneidkräfte, welche auf die Wechselzahneinheit wirken, auf und übertragen diese in das Stützseiten-Deckblech und das Zugseiten-Deckblech.
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4 zeigt die Seitenansicht des Schlagscherenmessers mit der Anordnung des Stützseiten-Deckbleches 1, des Distanzbleches 3, des Zugseiten-Deckbleches 2, und der Wechselzahneinheit 4.
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5: In der Detail-Seitenansicht wird die Verspannung der Wechselzahneinheit 4 mittels des Schraubenkopfes bzw. Nietkopfes 5, dem Stützseiten-Deckblech 1 und der Mutter bzw. dem Nietfuß 6 gezeigt. Hierbei dient das Zugseiten-Deckblech als Führung für Mutter bzw. Nietfuß.
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6 zeigt die Wechselzahneinheit 4, bestehend aus der Schneide 4.1 und der Zuglasche 4.2 mit zwei Befestigungsbohrungen 9. Diese beiden Teile sind untrennbar miteinander verbunden (z.B. durch Kleben / Schweißen / Löten).
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Die in der 7 dargestellten Stützflächen der Schneide 8 stützen sich auf den Stützflächen 7 aus 3 ab, wodurch die Schneidkräfte in die Deckbleche geleitet werden.
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Arbeitsweise der Schlagscherenmessereinheit
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Im Folgenden wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Schlagscherenmessereinheit im Detail erläutert:
- Schritt 1: Nachdem das Schlagscherenmesser (1) in die Schlagschere eingebaut wurde, ist es betriebsbereit zum Trennen von langen Bahnen trennbaren Materials (Mineralwolle oder ähnlich).
- Schritt 2: Sind nach einer entsprechenden Betriebszeit die Schneiden verschlissen, kann die Wechselzahneinheit 4 (5), nun durch Entfernen der Verbindungselemente (5: Schraubenkopf / Nietkopf 5, und Mutter / Nietfuß 6) herausgezogen und durch eine neue oder nachgeschärfte Wechselzahneinheit 4 (5), ersetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stützseiten-Deckblech
- 2
- Zugseiten-Deckblech
- 3
- Distanzblech
- 4
- Schneideinheit
- 4.1
- Schneide
- 4.2
- Zuglasche
- 5
- Schraube / Nietkopf
- 6
- Mutter / Nietfuß
- 7
- Stützfläche des Deckblechs
- 8
- Stützfläche der Schneide
- 9
- Befestigungsbohrungen in der Zuglasche
