DE4339375A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ersetzen der Schneiden eines Scheibenzerspanners - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Ersetzen der Schneiden eines ScheibenzerspannersInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ersetzen
der Schneiden eines Scheibenzerspaners, der eine Schneide oder
Schneidenanordnung und deren Halteelemente umfaßt. Die Schneide
ist in radialer oder nahezu radialer Orientierung an der Zerspa
nungsscheibe angeordnet. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine
Vorrichtung, mit der das Verfahren ausführbar ist.
Zerspaner werden für die Produktion von Spänen aus Rundhölzern
für Pulpen oder als Brennstoff verwendet. Die Zerspanungsschnei
den sind wegen der hohen Nutzungsrate der Zerspanungsanlagen und
der Anwesenheit schädlicher Verunreinigungen im zu zerspanenden
Holzmaterial einer starken Abnutzung unterworfen. Somit ist das
Auswechseln der Zerspanungsscheiben eine Tätigkeit, die
üblicherweise täglich oder einmal in jeder Arbeitsschicht durch
geführt wird.
In Scheibenzerspanern, die bekannte Schneidenhaltesysteme auf
weisen, wird die Schneide manuell durch Lösen oder Festziehen
der Schneidenhalteschrauben entfernt oder angebracht. Diese er
zeugen eine Kraft, die die Schneide oder das Schneidenhalteele
ment in seiner Stellung hält. Wegen der großen Anzahl an Schnei
dehalteschrauben (um die 60 bis 120 Stück für jede Zerspanungs
scheibe) ist der Schneidenwechselvorgang eine Tätigkeit, die ei
ne Menge Zeit und Arbeit in Anspruch nimmt. Darüber hinaus sind
zum Lösen und Festziehen der Schrauben schwere Mutternschlüssel
erforderlich. Der Austausch der Schneiden einer Zerspanungs
scheibe erfordert üblicherweise ungefähr eine Stunde. Dies be
deutet 250 Arbeitsstunden im Jahr. Somit ist in der Jahresbilanz
der Austausch der Zerspanungsschneiden der größte Faktor, der
die Nutzungsrate der Zerspanungsanlage reduziert.
Die entfernbaren Schneiden eines Scheibenzerspaners werden typi
scherweise entweder dadurch ersetzt, daß die Schneide direkt aus
ihrem Halteelement in der Zerspanungsscheibe entfernt wird oder
indem zusätzlich zum Loslösen des Halteelements auch andere
Teile, üblicherweise der Schneidenhalter, gelöst werden. Die
alte Schneide wird aus ihrem Sitz zwischen dem Werkzeugträger
und dem Werkzeughalter entfernt und durch eine neue ersetzt,
wobei die gelösten Halteelemente wieder festgezogen werden.
Die Veröffentlichung FI 78412 zeigt eine abnehmbare Schneide des
reversiblen Schneidkopftyps. Die Schneide wird an dem Zerspaner
ersetzt durch Lösen der Schrauben in dem geeigneten Teil der
Zerspanungsscheibe, Herausziehen des Messers in Längsrichtung,
Einsetzen einer neuen Schneide und Festziehen der Schrauben. Das
US-Patent 3,542,302 zeigt ein traditionelles, nachschleifbares
Messer. Wenn eine nachschleifbare Schneide montiert wird, wird
die korrekte Schneidhöhe durch Einstellelemente festgelegt.
Zusätzlich zu den oben genannten Verfahren sind andere Techniken
für einen schnelleren Austausch der Schneiden in einem Scheiben
zerspaner entwickelt worden. Hierunter befindet sich ein hydrau
lisches Schneidenentfernungsverfahren, das in der finnischen Pa
tentanmeldung Nr. 9 03 733 beschrieben ist. Dieses Verfahren bein
haltet die Verwendung einer hydraulischen Druckeinrichtung, um
eine Kraft zum Loslösen der Schneidenhalteelemente aufzubringen.
Bekannt ist weiterhin die Verwendung der Zentrifugalkraft zum
Halten der Schneiden, jedoch ist die Größe der Zentrifugalkraft
allein nicht ausreichend wegen der geringeren Rotationsgeschwin
digkeit der Zerspanungsscheibe. Die Verwendung der Zentrifugal
kraft würde die Benutzung außergewöhnlich großer Massen oder
Übersetzungssysteme zum Erhöhen der Kraft notwendig machen. Die
alleinige Verwendung der Zentrifugalkraft zum Halten der
Schneiden ist anwendbar z. B. in der trommelförmigen
Schneidscheibe einer Hochgeschwindigkeits-Hobelmaschine, in der
die Schneiden auf der Umfangsfläche der Zerspanungsscheibe
angeordnet sind und welche die Verwendung ausgesprochen großer
Massen auf dem Umfang der Trommel erlaubt. Die Zentrifugalkraft
wird auf diese Massen derart aufgebracht, daß die Schneiden
gehalten werden.
Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, ein günstiges Verfahren
zu schaffen, das die für den Austausch der Schneiden eines Zer
spaners erforderliche Zeit reduziert. Ein weiteres Ziel ist die
Vermeidung der Verwendung schwerer manueller Werkzeuge im Ver
gleich mit bekannten Schneidenaustauschsystemen. Ein weiteres
Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, das
in Verbindung mit einem automatischen Messeraustausch verwendet
werden kann.
Die Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfin
dungsgemäßen Einrichtung sind in den Ansprüchen wiedergegeben.
Die Erfindung hat den Vorteil der Zeitreduzierung beim Schnei
denwechsel und somit auch der durch den Wechsel verursachten
Ausfalldauer. Darüber hinaus werden keine schweren oder lauten
manuellen Werkzeuge für den Austausch der Schneiden benötigt,
was bedeutet, daß die Arbeit angenehmer wird und das Unfallri
siko vermindert wird. Ein weiterer wichtiger Vorteil besteht
darin, daß die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemä
ßen Verfahrens leicht in bereits existierenden Scheibenzerspa
nern übernommen werden und der Schneidenwechselvorgang auch
automatisiert werden kann.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung be
schrieben. In dieser zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Messerhalteeinrichtung;
Fig. 3 ein Detail der Messerhalteeinrichtung und
Fig. 4 eine Anwendung der Erfindung bei einem
Scheibenzerspaner.
Fig. 1 zeigt eine übliche Einrichtung aus dem Stand der Technik.
Sie enthält einen Werkzeugträger 2, einen Werkzeughalter 3 und
Schrauben 4, um den Werkzeugträger, den Werkzeughalter und da
zwischen das Werkzeug an der Zerspanungsscheibe 6 zu befestigen.
Der Werkzeugträger ist an der Zerspanungsscheibe durch eine
Schraube 7 befestigt. Um die Schneide 5 auszuwechseln, werden
die Schrauben 4 gelöst und die benutzte Schneide wird entfernt
und durch eine neue ersetzt. Eine Zerspanungsscheibe hat in der
Regel 60 bis 120 Schrauben, welche gelöst und festgezogen werden
müssen.
Fig. 2 zeigt eine Einrichtung, die für die Anwendung des erfin
dungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Die Figur zeigt die Po
sition der Schneide in der Zerspanungsscheibe eines Scheibenzer
spaners, gesehen aus der radialen Richtung der Zerspanungsschei
be. Die Schneide 12 ist in einem in der Zerspanungsscheibe vor
gesehenen Schlitz 25 angeordnet. Dieser Schlitz ist radial be
züglich der Zerspanungsscheibe 19 orientiert und quer relativ zu
dem zu zerspanenden Rundholz 18. Die Länge des Schlitzes 25 ist
ungefähr gleich dem Radius der Zerspanungsscheibe. Das Stamm-
oder Rundholz 18 liegt an der Oberfläche 17 des Teils 16 der
Scheibe an. Der Teil 19 der Zerspanungsscheibe kann mittels ei
ner Schraube 21 an dem Scheibenteil 22 festgelegt werden. Der
Abstand 14 stellt die Spanhöhe dar, die mittels eines Stellele
ments 13 eingestellt werden kann.
Der wesentliche Teil der Erfindung ist ein Halte- und Löse- bzw.
Freigabemechanismus 8, der die Schneide gegen die Zerspanungs
scheibe drückt. Dieser Mechanismus ist in dem Schlitz 25 ange
ordnet, der in radialer Richtung der Zerspanungsscheibe orien
tiert ist. Der Mechanismus enthält einen Adapter 9, der als
Werkzeugträger dient, ein Halteelement 11 mit einer Toleranz,
die eine gewisse Rückwärts- und Vorwärtsbewegung in dem Schlitz
25 erlaubt und einem elastischen Element 10 zwischen dem Adapter
9 und dem Halteelement 11. Das Werkzeughalte- und -lösesystem
der Erfindung arbeitet genauso gut, wenn anstelle des Halteele
ments 11 der Adapter 9 bewegbar ist oder wenn beide Teile beweg
bar sind. Darüber hinaus ist der Scheibenteil 19 mit einem ande
ren Schlitz 24 versehen, der das Halteelement 11 durch eine
Schulter 23 hält.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, hat der Halte- und Lösemechanis
mus 8 eine Struktur und eine Form, die es erlauben, leicht in
bereits existierenden Zerspanungsscheiben eingesetzt zu werden.
Fig. 3 zeigt einen Teil des Schnitts A-A aus Fig. 2, der in ra
dialer Richtung der Scheibe genommen wurde. Der Fall N stellt
die Orientierung dar, wobei mit S die Seite bezeichnet ist, die
in Richtung auf die Welle der Zerspanungsscheibe orientiert ist
und R die Seite, die in Richtung auf die Umfangsrichtung orien
tiert ist. Das Halteelement ist mit mehreren hervorstehenden
Keilen 26 versehen und der Adapter 9 ist mit einer entsprechen
den Anzahl an Gegenkeilen 27 versehen. Zwischen dem Keil und dem
Gegenkeil ist ein elastisches Element 10 angeordnet. Der Abstand
28 zwischen den Keilen verändert sich etwas in dem Maße, als das
elastische Element 10 zusammengedrückt wird. Ein geeignetes Ma
terial für das elastische Element 10 ist z. B. ein elastischer
Kunststoff oder auch eine Tassenfeder. Alternativ dazu kann das
elastische Element 10 auch zwischen dem Halteelement und der
Zerspanungsscheibe 19 angeordnet sein. Wenn die Zerspanungs
scheibe um ihre Welle rotiert, erzeugt die entstehende Zentrifu
galkraft Trägheitskräfte, welches das Halteelement 11 dazu bewe
gen, sich in Richtung R über eine Strecke L1 zu bewegen, mit dem
Resultat, daß der Keil 26 gegen den Gegenkeil 27 des Adapters 9
gepreßt wird. Der Druck wird über das elastische Element 10
übertragen, so daß eine durch die Zentrifugalkraft erzeugte
Kraft FK′ auf die Schneide 12 aufgebracht wird. Der Mechanismus
ist mit zahlreichen elastischen Elementen versehen, die in
Längsrichtung der Schneide angeordnet sind, um so die Haltekraft
gleichmäßig über die gesamte Länge der Schneide zu verteilen.
Um die Schneide 12 festzulegen, wird ebenfalls eine andere Kraft
FJ′ über den Halte- und Lösemechanismus 8 auf die Zerspanungs
scheibe aufgebracht. Somit ist die resultierende Haltekraft der
Schneide gegen die Zerspanungsscheibe die Summe der Kräfte FK′
und FJ′. Um die Schneide freizugeben, sind Kräfte erforderlich,
die in die entgegengesetzte Richtung wirken.
Fig. 4 zeigt einen Scheibenzerspaner, gesehen aus der Richtung
der Welle 29 der Zerspanungsscheibe 19. Die Zerspanungsscheibe
rotiert um die Welle in Richtung P. Eine Kraftbeaufschlagungs
einrichtung 31, vorzugsweise z. B. eine Feder, ist zwischen dem
Halteelement und der Zerspanungsscheibe an dem Ende des Halte
elements 11 angeordnet, welches in Richtung auf die Scheiben
welle 29 weist. Die Feder drückt das Halteelement 11 in Richtung
auf die äußere Kante der Zerspanungsscheibe (Richtung R) und
produziert eine Bewegung L1, welche, mittels der Keile 26 und 27
und des elastischen Elementes 10 aus Fig. 3 als Kraft FJ′ auf
die Schneide übertragen wird. Wenn die Zerspanungsscheibe 19 ro
tiert, ist der Halte- und Lösemechanismus 8 einer Zentrifugal
kraft FK unterworfen, welche ebenfalls mittels der Keile 26, 27
und dem elastischen Element 10 als Kraft FK′ zum Halten der
Schneide übertragen wird. Weiterhin enthält die Einrichtung des
Scheibenzerspaners eine Kraftbeaufschlagungseinheit 32, welche
an dem Zerspaner 33 oder an einem diesen umgebenden Aufbau ange
ordnet sein kann. Die Kraftbeaufschlagungseinheit 32 wird ver
wendet, um die Bewegung L1 (Kraft -FJ) aufzubringen, die für die
Loslösung des Messers 12 erforderlich ist. Diese Einrichtung
kann ebenfalls dazu verwendet werden, die Bewegung L2 (Kraft FJ)
aufzubringen, die zum Befestigen der Schneide verwendet wird
oder zu beidem. Somit kann die Kraftbeaufschlagungseinheit 32 im
Zusammenwirken mit der Feder 31 derart arbeiten, daß die
Haltekraft für die Schneide FJ durch die Feder 31 aufgebracht
wird und die Lösekraft -FJ zur Loslösung der Schneide durch die
Kraftbeaufschlagungseinheit 32 aufgebracht wird. Weil die
Zentrifugalkraft naturgemäß entfällt, wenn die
Zerspanungsscheibe gestoppt wird, ist es nicht notwendig, eine
Kraft -FK aufzubringen, die der durch die Zentrifugalkraft
erzeugten Haltekraft FK entgegengesetzt ist.
Um eine Schneide auszutauschen, wird das folgende Verfahren
durchgeführt:
Die Zerspanungsscheibe wird rotiert, bis das Halteelement 11 der
Kraftbeaufschlagungseinheit 32 gegenüberliegt. Die Kraftbeauf
schlagungseinheit 32 wird aktiviert, wonach seine Spindel 34 das
Halteelement 11 gegen die Kraft der Feder 31 in Richtung auf die
Welle 29 drückt, wobei eine Kraft -FJ erzeugt wird, die der
Kraft FJ entgegenwirkt und eine Loslösung oder Freigabe der
Schneide bewirkt. Der Adapter 9 und die Schneide werden somit
gelöst. Die gebrauchte Schneide 12 wird aus ihrem Schlitz her
ausgezogen und an deren Stelle wird eine neue Schneide einge
setzt. Die Kraftbeaufschlagungseinheit 32 wird abgeschaltet,
worauf die Spindel 34 zurückgezogen wird und die Schneide 12
zwischen der Zerspanungsscheibe 19 und dem Adapter festgelegt
wird.
Ein automatischer Schneidenaustausch wird ermöglicht, indem die
Zerspanungsscheibe mit einer Einrichtung 36 versehen wird, wel
che die Scheibe langsam und automatisch dreht und den Halte- und
Lösemechanismus 8 derart positioniert, daß er gegenüber der
Spindel 34 der Kraftbeaufschlagungseinheit 32 liegt. Ein automa
tischer Schneidenwechsler 37 zieht das gebrauchte Messer 12 aus
der Zerspanungsscheibe 19 heraus und setzt automatisch ein neues
als Ersatz für die gebrauchte Schneide in die Zerspanungsscheibe
ein.
Claims (10)
1. Verfahren zum Austauschen der Schneide eines Scheibenzerspa
ners, der eine Schneide oder eine Schneidenvorrichtung (12) und
deren Halteelemente umfaßt, wobei die Schneide in einer radialen
oder nahezu radialen Orientierung (35) in der Zerspanungsscheibe
angeordnet ist,
gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte
beim Austausch der Schneide:
- - die Schneide (12) wird gelöst, eine Bewegung (L1) in oder nahezu in der Richtung (35) des Radius der Zerspanungs scheibe (19) wird auf einen Schneidenhalte- und Freigabe mechanismus (8) übertragen, der ein Messerhalteelement bildet;
- - die Schneide (12) wird aus der Zerspanungsscheibe (19) ent fernt;
- - eine andere Schneide (12) wird in die Zerspanungsscheibe (19) eingesetzt, und
- - die neue Schneide (12) wird in der Zerspanungsscheibe (19) festgelegt, indem der Halte- und Freigabemechanismus (8) zu einer Bewegung (L2) veranlaßt wird, die entgegengesetzt zu der Freigabebewegung (L1) in oder nahezu in der Richtung des Radius der Zerspanungsscheibe (19) gerichtet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bewegung (L2) zum Festlegen oder Freigeben der Schneide
oder Schneidenvorrichtung (12) durch ein Kraftbeaufschlagungs
element (31) erzeugt wird, welches zwischen dem Halte- und Frei
gabemechanismus (8) und der Zerspanungsscheibe (19) angeordnet
ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bewegung (L2) für die Festlegung oder Freigabe der
Schneide oder der Schneidenvorrichtung (12) durch eine Kraftbe
aufschlagungseinheit (32) erzeugt wird, welche zwischen dem
Halte- und Freigabemechanismus (8) und dem Scheibenzerspaner
(19) vorgesehen ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die für die Festlegung der Schneide oder Schneidenvorrich
tung (12) erforderliche Bewegung (L2) durch eine
Zentrifugalkraft (FK) erzeugt wird, die infolge der Rotation der
Zerspanungsscheibe (19) auf den Halte- und Freigabemechanismus
(8) aufgebracht wird.
5. Vorrichtung zum Austauschen der Schneide eines Scheibenzer
spaners, mit einer Zerspanungsscheibe (19) und einer Schneide
(12) mit ihren Halteelementen,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schneidenhalteelement aus einem Halte- und Freiga
bemechanismus (8) besteht, welcher durch eine Bewegung (L1, L2)
in oder nahezu in der Richtung (35) des Radius der
Zerspanungsscheibe (19) bewegbar ist, wobei die Bewegung in der
einen Richtung (L1) zur Freigabe der Schneide (12) und in der
entgegengesetzten Richtung (L2) zur Festlegung der Schneide (12)
dient.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Halte- und Freigabemechanismus (8) in zumindest zwei
balkenförmige Teile, ein Halteelement (11) und einen Adapter (9)
unterteilt ist, und daß das Halteelement (11) oder der Adapter
(9) oder beide dazu veranlaßt werden,
- - eine Bewegung (L1) in oder nahezu in der Richtung (35) des Radius der Zerspanungsscheibe (19) zu vollführen, um die für die Freigabe der Schneide (12) erforderliche Kraft (-FJ, -FK) zu erzeugen, und
- - eine Bewegung (L2) in entgegengesetzter Richtung zu vollführen, um die zum Festlegen der Schneide erforderliche Kraft (FJ, FK) zu erzeugen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Halteelement (11) und der Adapter (9) mit keilförmigen
Vorsprüngen (26, 27) und einem elastischen Element (10) versehen
sind, welches in Kontakt mit dem Halteelement (11) oder dem Ad
apter (9) oder beiden steht, und daß die keilförmigen Vorsprünge
und das elastische Element sowohl zur Übertragung der Kraft (FJ,
FK) zur Festlegung der Schneide, die in einer auf die Schneide
aufgebrachten Kraft (FJ′, FK′) resultiert, als auch zur
Übertragung der Kraft (-FJ, -FK) zur Freigabe der Schneide
dient, die in einer auf die Schneide aufgebrachten Kraft (-FJ′,
-FK′) resultiert.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zum Freigeben oder Festlegen der Schneide erforderliche
Kraft (-FJ, FJ) durch eine Bewegung (L1, L2) erzeugt wird, die
von einem zwischen dem Halte- und Freigabemechanismus (8) und
der Zerspanungsscheibe (19) angeordneten Kraftbeaufschlagungs
element (31) oder durch eine in Verbindung mit dem Scheibenzer
spaner (33) vorgesehene Kraftbeaufschlagungseinheit (32) aufge
bracht wird.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zur Festlegung der Schneide erforderliche Kraft (FK)
durch eine Bewegung (L1, L2) aufgebracht wird, die durch die aus
der Rotation der Zerspanungsscheibe (19) resultierenden Zentri
fugalkraft erzeugt wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die in Verbindung mit dem Scheibenzerspaner verwendete Vor
richtung folgende Bestandteile enthält:
- - eine Dreheinrichtung (36), z. B. einen elektrischen Motor mit einem Getriebe, zum langsamen Drehen der Zerspanungsschei be (19);
- - eine Kraftbeaufschlagungseinheit (32) zum Lösen und/oder Festlegen der Schneide (12) in der Zerspanungsscheibe;
- - einen separaten Schneidenwechsler (37), der mit Schneiden (12), Schneidenmagazinen für neue und gebrauchte Schneiden und mit einer Einrichtung zum Herausziehen und Einsetzen einer Schneide (12) in die Zerspanungsscheibe (19) versehen ist,
- - durch die ein Schneidwechselvorgang automatisch durchführbar ist, indem die Zerspanungsscheibe (19) durch die Drehein richtung (36) drehbar ist, bis die Kraftbeaufschlagungsein heit (32) dem Halte- und Freigabemechanismus (8) gegenüber liegt,
- - wobei die Kraftbeaufschlagungseinheit (32) betätigbar ist, um den Halte- und Freigabemechanismus (8) in eine Bewegung (L1) in oder nahezu in radialer Richtung der Zerspanungs scheibe zum Freigeben der Schneide zu versetzen, und
- - wobei der Schneidenwechsler (37) betätigbar ist, um die Schneide (12) aus der Zerspanungsscheibe (19) herausziehen und eine andere Schneide (12) in die Zerspanungsscheibe (19) einzusetzen, und
- - wobei die Schneide in der Zerspanungsscheibe (19) durch Aktivierung der Kraftbeaufschlagungseinheit (32) zur Erzeugung der zur Festlegung der Schneide erforderlichen Bewegung (L2) festlegbar ist.
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