DE4339375B4

DE4339375B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Ersetzen der Schneiden eines Scheibenzerspaners

Info

Publication number: DE4339375B4
Application number: DE4339375A
Authority: DE
Inventors: Pekka Kokko
Original assignee: Andritz Patentverwaltungs GmbH
Current assignee: Andritz Patentverwaltungs GmbH
Priority date: 1992-11-18
Filing date: 1993-11-18
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2013-11-19
Also published as: SE9303806L; US5678294A; FI90322C; FI925226A0; SE511615C2; FI90322B; CA2103345A1; DE4339375A1; SE9303806D0; CA2103345C; US5444904A

Abstract

Verfahren zum Austauschen der Schneide eines Scheibenzerspaners, 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 Zerspanungsscheibe (19) wird auf einen Schneidenhalte- und Freigabemechanismus (8) übertragen, der ein Messerhalteelement bildet;
– die Schneide (12) wird aus der Zerspanungsscheibe (19) entfernt;
– 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.

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 Zerspanungsscheibe 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 Zerspanungsschneiden 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 durchgeführt wird.
In Scheibenzerspanern, die bekannte Schneidenhaltesysteme aufweisen, wird die Schneide manuell durch Lösen oder Festziehen der Schneidenhalteschrauben entfernt oder angebracht. Diese erzeugen eine Kraft, die die Schneide oder das Schneidenhalteelement in seiner Stellung hält. Wegen der großen Anzahl an Schneidehalteschrauben (um die 60 bis 120 Stück für jede Zerspanungsscheibe) ist der Schneidenwechselvorgang eine Tätigkeit, die eine Menge Zeit und Arbeit in Anspruch nimmt. Darüber hinaus sind zum Lösen und Festziehen der Schrauben schwere Mutternschlüssel erforderlich. Der Austausch der Schneiden einer Zerspanungsscheibe erfordert üblicherweise ungefähr eine Stunde. Dies bedeutet 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 typischerweise 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 B 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. Die US 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 Scheibenzerspaner entwickelt worden. Hierunter befindet sich ein hydraulisches Schneidenentfernungsverfahren, das in der finnischen Patentanmeldung Nr. 903733 beschrieben ist. Dieses Verfahren beinhaltet 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 Rotationsgeschwindigkeit der Zerspanungsscheibe. Die Verwendung der Zentrifugalkraft 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 Zerspaners erforderliche Zeit reduziert. Ein weiteres Ziel ist die Vermeidung der Verwendung schwerer manueller Werkzeuge im Vergleich 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 erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Ansprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung hat den Vorteil der Zeitreduzierung beim Schneidenwechsel 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 Unfallrisiko vermindert wird. Ein weiterer wichtiger Vorteil besteht darin, daß die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens leicht in bereits existierenden Scheibenzerspanern übernommen werden und der Schneidenwechselvorgang auch automatisiert werden kann.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:
1 eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik;
2 eine erfindungsgemäße Messerhalteeinrichtung;
3 ein Detail der Messerhalteeinrichtung und
4 eine Anwendung der Erfindung bei einem Scheibenzerspaner.
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.
2 zeigt eine Einrichtung, die für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Die Figur zeigt die Position der Schneide in der Zerspanungsscheibe eines Scheibenzerspaners, gesehen aus der radialen Richtung der Zerspanungsscheibe. Die Schneide 12 ist in einem in der Zerspanungsscheibe vorgesehenen Schlitz 25 angeordnet. Dieser Schlitz ist radial bezüglich 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 einer Schraube 21 an dem Scheibenteil 22 festgelegt werden. Der Abstand 14 stellt die Spanhöhe dar, die mittels eines Stellelements 13 eingestellt werden kann.
Der wesentliche Teil der Erfindung ist ein Halte- und Löse- bzw. Freigabemechanismus 8, der die Schneide gegen die Zerspanungsscheibe drückt. Dieser Mechanismus ist in dem Schlitz 25 angeordnet, der in radialer Richtung der Zerspanungsscheibe orientiert 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 Halteelements 11 der Adapter 9 bewegbar ist oder wenn beide Teile bewegbar sind. Darüber hinaus ist der Scheibenteil 19 mit einem anderen Schlitz 24 versehen, der das Halteelement 11 durch eine Schulter 23 hält.
Wie aus 2 ersichtlich ist, hat der Halte- und Lösemechanismus 8 eine Struktur und eine Form, die es erlauben, leicht in bereits existierenden Zerspanungsscheiben eingesetzt zu werden.
3 zeigt einen Teil des Schnitts A-A aus 2, der in radialer 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 orientiert ist. Das Halteelement ist mit mehreren hervorstehenden Keilen 26 versehen und der Adapter 9 ist mit einer entsprechenden 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 Material 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 Zerspanungsscheibe um ihre Welle rotiert, erzeugt die entstehende Zentrifugalkraft Trägheitskräfte, welches das Halteelement 11 dazu bewegen, 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 Zerspanungsscheibe 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.
4 zeigt einen Scheibenzerspaner, gesehen aus der Richtung der Welle 29 der Zerspanungsscheibe 19. Die Zerspanungsscheibe rotiert um die Welle in Richtung P. Eine Kraftbeaufschlagungseinrichtung 31, vorzugsweise z.B. eine Feder, ist zwischen dem Halteelement und der Zerspanungsscheibe an dem Ende des Halteelements 11 angeordnet, welches in Richtung auf die Scheibenwelle 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 3 als Kraft FJ' auf die Schneide übertragen wird. Wenn die Zerspanungsscheibe 19 rotiert, ist der Halte- und Lösemechanismus 8 einer Zentrifugalkraft 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 angeordnet sein kann. Die Kraftbeaufschlagungseinheit 32 wird verwendet, 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 Kraftbeaufschlagungseinheit 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 herausgezogen und an deren Stelle wird eine neue Schneide eingesetzt. 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, welche 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 automatischer 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

Verfahren zum Austauschen der Schneide eines Scheibenzerspaners, 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 Zerspanungsscheibe (19) wird auf einen Schneidenhalte- und Freigabemechanismus (8) übertragen, der ein Messerhalteelement bildet; – die Schneide (12) wird aus der Zerspanungsscheibe (19) entfernt; – 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.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung (L2) zum Festlegen der Schneide oder Schneidenvorrichtung (12) durch ein Kraftbeaufschlagungselement (31) erzeugt wird, welches zwischen dem Halte- und Freigabemechanismus (8) und der Zerspanungsscheibe (19) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung (L1) für die Freigabe der Schneide oder der Schneidenvorrichtung (12) durch eine Kraftbeaufschlagungseinheit (32) erzeugt wird, welche zwischen dem Halte- und Freigabemechanismus (8) und dem Scheibenzerspaner (19) vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Festlegung der Schneide oder Schneidenvorrichtung (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.
Vorrichtung zum Austauschen der Schneide eines Scheibenzerspaners, mit einer Zerspanungsscheibe (19) und einer Schneide (12) mit ihren Halteelementen, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidenhalteelement aus einem Halte- und Freigabemechanismus (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.
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 ausgebildet sind, – 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.
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 Adapter (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.
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 in Verbindung mit dem Scheibenzerspaner (33) vorgesehene Kraftbeaufschlagungseinheit (32) oder durch ein zwischen dem Halte- und Freigabemechanismus (8) und der Zerspanungsscheibe (19) angeordnetes Kraftbeaufschlagungselement (31) aufgebracht wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Halte- und Freigabemechanismus (8) derart ausgebildet ist, dass er durch die aus der Rotation der Zerspanungsscheibe (19) resultierende Zentrifugalkraft in die Richtung (L2) zur Festlegung der Schneide (12) bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in Verbindung mit dem Scheibenzerspaner verwendete Vorrichtung folgende Bestandteile enthält: a. eine Dreheinrichtung (36), z.B. einen elektrischen Motor mit einem Getriebe, zum langsamen Drehen der Zerspanungsscheibe (19); b. eine Kraftbeaufschlagungseinheit (32) zum Lösen und/oder Festlegen der Schneide (12) in der Zerspanungsscheibe; c. 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, d. durch die ein Schneidwechselvorgang automatisch durchführbar ist, indem die Zerspanungsscheibe (19) durch die Dreheinrichtung (36) drehbar ist, bis die Kraftbeaufschlagungseinheit (32) dem Halte- und Freigabemechanismus (8) gegenüberliegt, e. wobei die Kraftbeaufschlagungseinheit (32) betätigbar ist, um den Halte- und Freigabemechanismus (8) in eine Bewegung (L1) in oder nahezu in radialer Richtung der Zerspanungsscheibe zum Freigeben der Schneide zu versetzen, und f. wobei der Schneidenwechsler (37) betätigbar ist, um die Schneide (12) aus der Zerspannungsscheibe (19) herausziehen und eine andere Schneide (12) in die Zerspanungsscheibe (19) einzusetzen, und g. wobei die Schneide in der Zerspanungsscheibe (19) durch Aktivierung der Kraftbeaufschlagungseinheit (32) zur Erzeugung der zur Festlegung der Schneide erforderlichen Bewegung (L2) festlegbar ist.