Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schleifen von
Messern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zum Schleifen von Messern fleischverarbeitender Maschinen,
wie Fleischwölfen, Cuttern oder dergleichen, sind im Handel
Schleifmaschinen erhältlich, bei denen ein Messer von Hand an
einem entsprechenden Schleifwerkzeug, beispielsweise einem
Bandschleifgerät oder einer Schleifscheibe, geschliffen
werden kann. Führungshilfen zum manuellen Schleifen sind
beispielsweise durch die Druckschrift DE 198 36 804 bekannt
geworden und dienen dazu, das manuelle Schleifen zu
erleichtern und die Unfallgefahr dabei zu verringern.
Weiterhin sind im Handel Halbautomaten zum Schleifen von
Messern fleischverarbeitender Maschinen erhältlich, bei denen
das Abfahren der Kontur des Messers, beispielsweise eines
Cuttermessers, automatisch erfolgt. Da je nach Abnutzungsgrad
des Cuttermessers die erste sogenannte Zustellung, d. h. der
Verfahrweg bis zum Kontakt des Schleifwerkzeugs mit dem
Messer, variiert, erfolgt das Anfahren der ersten Zustellung
nach wie vor manuell, wobei der Bediener mit dem Gehör
entscheidet, wann das Anfahren des Messers an das
Schleifwerkzeug zu stoppen ist.
Da das Schleifen der Messer regelmäßig nach einer
entsprechenden Abnutzung stattfindet und sich die Abmessungen
der Außenkontur der Messer somit im Zuge der Abnutzung und
des damit verbundenen Nachschleifens ändern ist kein fester
Referenzpunkt zum Anfahren des Messers an ein Schleifwerkzeug
vorhanden, weshalb die automatische Nachbearbeitung eines
Messers für fleischverarbeitende Maschinen bislang noch nicht
durchgeführt wird.
Die manuelle oder halbautomatische Bearbeitung ist, von dem
personellen Aufwand abgesehen, auch insofern von Nachteil,
dass das Anfahren an das Schleifwerkzeug ungenau ist. Bei
einer Orientierung der Bedienperson nach dem Gehör sind die
Nebengeräusche, die üblicherweise in solchen
Verarbeitungsstätten vorliegen, sehr störend, so dass häufig
über den eigentlichen Punkt der Berührung zwischen
Schleifwerkzeug und Schneidwerkzeug hinaus gefahren wird. Zum
einen führt dies zu einem zu starken Abschleifen am Messer
und somit zu einer entsprechenden Verkürzung der Lebensdauer
sowohl des Messers als auch des Schleifwerkzeugs. Darüber
hinaus sind die Schleifwerkzeuge gerade für das Schleifen von
Cuttermessern so ausgebildet, dass sie bei Überschreiten
eines bestimmten Schleifdrucks, d. h. dem Anpressdruck des
Messers an das Schleifwerkzeug, ausweichen können. Hierdurch
wird bei einem zu starken Anfahren des Messers an das
Schleifwerkzeug die Schneide des Messers vom Schleifvorgang
nicht mehr erfasst und dementsprechend auch nicht geschärft.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung
vorzuschlagen, die ein zuverlässiges Anfahren des
Schleifwerkzeugs an nachzuschleifende Messer von
fleischverarbeitenden Maschinen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Stand der Technik der
einleitend Art durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruchs 1 gelöst.
Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind
vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung
möglich.
Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße
Vorrichtung dadurch aus, dass ein Sensor zur Erfassung der
Berührung des Schleifwerkzeugs mit dem Messer vorgesehen ist.
Die Erfassung der Berührung ermöglicht das automatische
Anfahren, wobei die Schleifposition des Schleifwerkzeugs
präzise einzustellen ist. Bereits bei Halbautomaten, bei
denen das Einspannen der Messer sowie das Starten des
Schleifvorgangs manuell erfolgt, können mit einem
erfindungsgemäßen Sensor die oben angeführten Nachteile,
d. h. unnötige Abschleifvorgänge mit entsprechender
Verkürzung der Lebensdauer sowohl des Messers als auch des
Schleifwerkzeugs, vermieden werden.
Ein zu starker Schleifdruck, d. h. ein zu großer Anpressdruck
des Schleifwerkzeugs an das Messer, der zum Ausweichen des
Schleifwerkzeugs führen kann, kann ebenso mit Hilfe eines
erfindungsgemäßen Sensors vermieden werden, so dass stets
gewährleistet bleibt, dass die Schneide des Messers auch
tatsächlich geschärft wird.
Darüber hinaus ist mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Sensors
der Aufbau einer vollautomatischen Vorrichtung denkbar.
Die Erfassung der Berührung des Schleifwerkzeugs mit dem
Messer kann auf unterschiedlichste Art und Weise vorgenommen
werden. So kann beispielsweise eine Motorstromüberwachung
eines während des Schleifens aktiven Elektromotors
vorgenommen werden. In Frage kommt hierbei beispielsweise ein
Elektromotor, der das Schleifwerkzeug betreibt. Bei der
Berührung des Schleifwerkzeugs mit dem Messer erhöht sich der
Reibwiderstand und somit die Lastaufnahme des Motors. Bei
einer Erfassung des Motorstroms macht sich somit das
Erreichen des Berührungspunktes zwischen Schleifwerkzeug und
Messer in Form eines signifikanten Stromanstiegs bemerkbar.
Weiterhin kann auch der Motorstrom der Vorschubeinrichtung
überwacht werden, der das Schleifwerkzeug an das Messer
heranfährt. Mit dem Erreichen des Berührungspunktes, bei dem
das Messer und das Schleifwerkzeug aufeinandertreffen, ergibt
sich ein Widerstand in der Vorschubrichtung, der sich
wiederum in der Lastaufnahme des zugehörigen Elektromotors in
Form eines Stromanstieges bemerkbar macht.
Eine weitere Möglichkeit, die Berührung des Schleifwerkzeugs
mit dem Messer zu erfassen, besteht darin, weitere
Sekundäreffekte, beispielsweise eine Druckänderung im
Druckniveau des zugeführten Kühlschmiermittels zu beobachten.
Eine solche Druckänderung kann mittels eines Drucksensors
oder aber auch in einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung wiederum über eine Stromerfassung, diesmal jedoch
des Pumpenmotors für das Kühlschmiermittel erfasst werden.
Darüber hinaus kann auch der zeitliche Verlauf weiterer
Sekundäreffekte beim Betrieb der Vorrichtung erfasst und
somit der Moment der Berührung des Schleifwerkzeugs mit dem
Messer während des Vorschubs bestimmt werden. So könnte
beispielsweise das Vibrationsverhalten der gesamten
Vorrichtung überwacht werden. Auch eine Leitfähigkeitsmessung
bzw. eine Messung des elektrischen Widerstandes zwischen dem
Schleifwerkzeug und dem Messer käme als Möglichkeit zur
Erfassung der Berührung des Schleifwerkzeugs mit dem Messer
in Frage. Eine weitere, beispielhaft erwähnte Möglichkeit,
mittels Sekundäreffekten die Berührung des Schleifwerkzeugs
mit dem Messer zu erfassen, bestünde in einem Zug- und/oder
Druckmesswertaufnehmer, der sowohl am Schleifwerkzeug bzw.
dessen Halterung als auch am entsprechenden Messer angebracht
werden kann und die dort einwirkenden Kräfte misst. Im Moment
der Berührung des Schleifwerkzeugs mit dem Messer kommt es
zwangsläufig zu einer entsprechenden mechanischen Belastung,
die über den mechanischen Zug- und/oder
Druckmesswertaufnehmer erfassbar ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Sensor kann die Zustellung, d. h.
der Anfahrweg des Schleifwerkzeugs an das Messer exakt
eingestellt werden. Dies ermöglicht eine präzise Ansteuerung
für die verschiedenen Zustellungen, die beim Schleifen eines
Messers erforderlich sein können. Unter Zustellung ist
hierbei jeweils die Stellung des Schleifwerkzeugs in Bezug
zum Messer in einem Bearbeitungsschritt zu verstehen, wobei
die verschiedenen Zustellungen nacheinander angefahren
werden, um ein bestimmtes Querschnittsprofil in das
entsprechende Messer einzuschleifen.
Zum optimalen Einschleifen eines solchen Querschnittprofils
ist es weiterhin von Vorteil, wenn der Schleifdruck, d. h.
Anpressdruck zwischen dem Schleifwerkzeug und dem zu
schleifenden Messer präzis eingestellt werden kann. Auch zu
diesem Zweck ist eine erfindungsgemäße Sensoranordnung ohne
größeren Zusatzaufwand zu gebrauchen.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
wird zusätzlich eine Auswerteeinheit zur Auswertung des
zeitlichen Verlaufs des Sensorsignals vorgesehen. Über diesen
Zeitverlauf des Sensorsignals kann der Schleifvorgang
überwacht und gegebenenfalls der Schleifdruck bzw. die
Zustellung gesteuert werden.
Darüber hinaus ist über den Zeitverlauf des Sensorsignals
auch eine Aussage über den Zustand des Schleifwerkzeugs
möglich. Dies ist insbesondere im Falle eines
vollautomatischen Betriebs von Vorteil, da in diesem Fall
entweder der erforderliche Wechsel des Schleifwerkzeugs
anzuzeigen oder dieser Wechsel automatisch von der
entsprechenden Anlage vorzunehmen ist.
Für die Zustandskontrolle des Schleifwerkzeugs wird der
Zeitverlauf des Sensorsignals vorzugsweise ohne Vorschub des
Schleifwerkzeugs beobachtet. Das Sensorsignal wird somit
während des sogenannten Freischleifens beobachtet, in dem vom
entsprechenden Messer so viel Material abgeschliffen wird,
dass das Schleifwerkzeug im Wesentlichen wieder frei läuft.
Der Zeitverlauf dieser Freischleifphase kann besonders gut
zur Zustandskontrolle des Schleifwerkzeugs verwendet werden.
Die Erfindung kann für die unterschiedlichsten Arten von
Messern Verwendung finden, die bei fleischverarbeitenden
Maschinen zu schärfen sind. So kann beispielsweise eine
sogenannte Wolf-Scheibe, die als stationäres Gegenmesser für
ein rotierendes Schermesser in einem Fleischwolf dient, mit
Hilfe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung plan geschliffen
werden, wobei hier eine Halterung zur planparallelen
Fixierung der Wolf-Scheibe vorzusehen ist, auf die eine
Schleifscheibe abgesenkt oder die gegen eine Schleifscheibe
gefahren wird.
Auch ein sogenanntes Cuttermesser kann mit einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung geschliffen werden, wobei hier
vorteilhafterweise eine Cuttermesserhalterung vorzusehen ist,
die relativ zum Schleifwerkzeug bewegt wird. Hierzu wird
vorzugsweise eine Führungseinheit für eine
Cuttermesserhalterung vorgesehen, die das Cuttermesser
entlang einer stationären Schleifeinheit führt, wie dies aus
einer handelsüblichen halbautomatischen Vorrichtung bekannt
ist. Grundsätzlich wäre jedoch auch die umgekehrte Anordnung
denkbar, d. h. eine stationäre Cuttermesserhalterung, an der
ein Schleifwerkzeug, z. B. ein Schleifband, entlang geführt
wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird anhand der Figuren näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer
erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung zum
Planschleifen einer Wolf-Scheibe,
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung zum Schleifen
eines sogenannten Cuttermessers,
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung eines Strom-
Zeit-Diagramms,
- Fig. 4
- eine Darstellung zur Veranschaulichung der
Abnutzung eines Cuttermessers,
- Fig. 5
- eine Darstellung gemäß Fig. 4 mit einer
anderen Messerform,
- Fig. 6
- ein Querschnittsprofil eines Cuttermessers
zur Veranschaulichung der für den Schlifferforderlichen
Zustellungen und
- Fig. 7
- eine schematische Darstellung einer weiteren
Messerform während des Schleifvorgangs.
In Fig. 1 ist eine Schleifvorrichtung 1 zum Planschleifen
einer Wolf-Scheibe 2 dargestellt. Die Wolf-Scheibe 2 stellt
das stationäre Gegenmesser in einem Fleischwolf dar. Sie ist
auf einer Halterung 3 plan über nicht näher dargestellte
Halteelemente fixiert, z. B. zwischen zwei Backen
eingespannt.
Oberhalb der Wolf-Scheibe 2 ist eine Schleifscheibe 4 in
einer Schleifmaschine 5 angeordnet, die an einem Ständer 6 in
Vorschubrichtung V absenkbar ist. Ein Elektromotor 7 dient
hierbei zum Antrieb der Schleifscheibe 4. Nicht näher
dargestellte Antriebsmittel dienen zum gesteuerten Absenken
in Vorschubrichtung V der Schleifmaschine 5. Eine Sensorik
zur Erfassung der Berührung zwischen der Wolf-Scheibe 2 und
der Schleifscheibe 4 kann beispielsweise durch die Erfassung
des Strom-Zeit-Verlaufs am Elektromotor 7 oder dem nicht
dargestellten Antrieb zum Absenken der Schleifmaschine 5
während des Vorschubs realisiert werden.
In Fig. 2 ist eine Schleifvorrichtung 8 zum Schärfen eines
schematisch im Querschnitt dargestellten Cuttermessers 9
vorgesehen. Die Schleifvorrichtung 8 umfasst ein Schleifband
10, das um zwei Umlenkwalzen 11, 12 umläuft. Bei einer
Vorrichtung dieser Art wird das Cuttermesser 9, das in einer
nicht näher dargestellten Halterung fixiert, z. B.
eingespannt oder verschraubt, ist, waagrecht in
Vorschubrichtung V' an das Schleifband 10 herangeschoben.
Auch in dieser Ausführungsform kann die gewünschte Sensorik
durch Überwachung des Motorstroms sowohl des Motors zum
Antrieb des Schleifbandes als auch des Motors zum Antrieb des
Vorschubs bewerkstelligt werden.
Fig. 3 zeigt beispielhaft ein Strom-Zeit-Diagramm, wie es an
einem Elektromotor der Schleifvorrichtungen 1, 8 während des
Vorschubs mit anschließendem Stillstand des Vorschubs ab
einem vorgegebenen Anpressdruck zwischen dem Schleifwerkzeug
und dem Messer messbar ist. Der Motor, an dem der Strom I
über die Zeit gemessen wird, kann beispielsweise der
Antriebsmotor für das Schleifwerkzeug, z. B. der Elektromotor
7 für die Schleifscheibe 4 oder ein nicht dargestellter
Elektromotor zum Antrieb des Schleifbands 10, sein.
Vom Zeitpunk t0 bis zum Zeitpunkt t1 läuft das
Schleifwerkzeug, d. h. die Schleifscheibe 4 oder das
Schleifband 10 frei, so dass sich der Betriebsstrom des
Elektromotors auf einem unteren Wert I0 befindet. Mit der
Berührung des Schleifwerkzeugs 4 bzw. 10 an dem jeweiligen
Messer 2, 9 erfährt das Schleifwerkzeug 4, 9 eine Reibung, so
dass die Lastaufnahme und somit der Strom I ansteigt. Zum
Zeitpunkt t1 ist somit der Moment der Berührung zwischen dem
Schleifwerkzeug 4, 10 und dem zu schleifenden Messer 2, 9 zu
erfassen.
Der Strom steigt mit zunehmendem Vorschub an, bis er einen
Maximalwert I1 zum Zeitpunkt t2 erreicht. Zu diesem
Zeitpunkt t2 wird der Vorschub gestoppt, woraufhin der
Strom I wieder langsam abklingt. Zum Zeitpunkt t3 wird ein
vorgegebener Stromwert I2 erreicht, bei dem sich das
Schleifwerkzeug 4, 10 wieder frei geschliffen hat. Die
Zeitdauer, die bis zum Erreichen des Zeitpunkts t3 benötigt
wird, kann als Maß für den Verschleißzustand des
Schleifwerkzeugs 4, 10 dienen.
Weiterhin sind in dem Diagramm beispielhaft ein
Zeitintervall Δt zwischen der Zeit t1 und t2 sowie ein
Stromintervall ΔI zwischen dem Strom I0 und I1 eingezeichnet.
Bei bekanntem Zustand des Schleifwerkzeugs 4, 10 kann
beispielsweise das Verhältnis zwischen ΔI und Δt heran
gezogen werden, um den sich während des Vorschubs beim
Erreichen des Maximums I1 einstellenden Schleifdrucks, d. h.
den Anpressdruck des Schleifwerkzeugs 4, 10 an das zu
schleifende Messer 2, 9 zu bestimmen. Die dargestellten
Auswertungsvarianten sind beispielhaft zu verstehen, weitere
Auswertungsmöglichkeiten sind ohne weiteres denkbar.
In Fig. 4 und 5 sind zwei unterschiedliche Cuttermesser 13,
14 in dem Trog 15 eines Cutters gezeichnet. Im Bereich der
Schneide 16, 17 sind verschiedene Zonen 16', 16'' bzw. 17',
17'' eingezeichnet, die die Maßschwankung der Cuttermesser
13, 14 mit zunehmender Lebensdauer und fortschreitenden
Schleifvorgängen demonstrieren. Bei dem Cuttermesser 13 gemäß
Fig. 4 ist aufgrund der Form des Cuttermessers ein
Nachstellen der Drehachse erforderlich, damit das
Cuttermesser 13 stets am Trog 15 anliegt.
Bei der Form gemäß Fig. 5 ist ein solches Nachstellen der
Achse nicht erforderlich. Gleichwohl ist anhand der beiden
gezeigten Messerformen der Messer 13, 14 erkennbar, dass für
ein präzises Anfahren an das Schleifband 10 keine festen
Bezugspunkte vorhanden sind, da sich die Messerform mit
zunehmender Lebensdauer verändert.
Fig. 6 zeigt ein Querschnittsprofil durch die Schneide eines
Cuttermessers, beispielsweise des Cuttermessers 14. Mit
senkrechten Linien sind hier die verschiedenen Zustellungen,
19 bis 26, d. h. die Position, in denen nacheinander das
Messer 14 an das Schleifband 10 zum Schleifen gebracht wird,
dargestellt. Anhand dieses Diagramms wird verständlich, dass
das Schleifen eines solchen Cuttermessers 14 trotz fehlender
Referenzpunkte für das Anfahren an das Schleifwerkzeug 10
möglichst mit präzisen Zustellungen und Vorschüben
vorgenommen werden sollte, um das gewünschte
Querschnittsprofil zu erhalten.
Das Querschnittsprofil der Cuttermesser 13, 14 ist im Übrigen
neben der Messerkontur von wesentlicher Bedeutung für die
Qualität und auch der Art der Ware, die mit dem jeweiligen
Messersatz produziert wird. So werden für unterschiedliche
Wurstsorten unterschiedliche Messerformen mit
unterschiedlichen Querschnittsprofilen verwendet. Das
Querschnittsprofil ist daher möglichst präzise auch beim
Nachschleifen zu bewahren.
In Fig. 7 ist ein Cuttermesser 27 mit zwei unter einem Winkel
zueinander stehenden Schneidzonen 28 dargestellt. Das
Schleifband 10 berührt gerade die Schneidzone 28, die als
Erstes geschliffen werden soll. Bei einer derartigen
Messerform werden die unterschiedlichen Schneidzonen 28, 29
nacheinander geschliffen. Dies bedeutet, dass zunächst alle
Zustellungen 19 bis 26 im Bereich der Schneidzone 28
nacheinander angefahren werden und anschließend die
Schneidzone 29 entsprechend bearbeitet wird.
Anhand dieser Messerform werden die Schwierigkeiten, die beim
Anfahren der verschiedenen Zustellungen 19 bis 26 des
Messers 27 an das Schleifband 10 vorliegen, nochmals
veranschaulicht. Es gibt für beide Schneidzonen 28, 29
keinerlei Bezugspunkte, beispielsweise im Bezug zur
Messerachse und/oder einer Passbohrung 31, anhand derer der
Vorschub gesteuert werden könnte. Aus diesem Grund wurden
bisher, wie eingangs erwähnt, diese Vorgänge nach wie vor
manuell eingestellt. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist nunmehr ein maschinelles und darüber hinaus auch
präziseres Anfahren der Messer 2, 9, 13, 14, 27 an das
jeweilige Schleifwerkzeug 4, 10 möglich.
Für die Verwendung der Erfindung ist es im Übrigen
unerheblich, ob das Schleifwerkzeug 2, 10 oder das zu
schleifende Messer 2, 9, 13, 14, 27 mit dem Vorschub
verfahren wird. Wesentlich ist die Steuerung der
Relativbewegung zwischen den Messern 2, 9, 13, 14, 27 und den
zugehörigen Schleifwerkzeugen 4, 10.
Bezugszeichenliste:
- 1
- Schleifvorrichtung
- 2
- Wolf-Scheibe
- 3
- Halterung
- 4
- Schleifscheibe
- 5
- Schleifmaschine
- 6
- Ständer
- 7
- Elektromotor
- 8
- Schleifvorrichtung
- 9
- Cuttermesser
- 10
- Schleifband
- 11
- Umlenkwalze
- 12
- Umlenkwalze
- 13
- Cuttermesser
- 14
- Cuttermesser
- 15
- Trog
- 16
- Schneide
- 17
- Schneide
- 18
- Zustellung
- 19
- Zustellung
- 20
- Zustellung
- 21
- Zustellung
- 22
- Zustellung
- 23
- Zustellung
- 24
- Zustellung
- 25
- Zustellung
- 26
- Zustellung
- 27
- Cuttermesser
- 28
- Schneidzone
- 29
- Schneidzone
- 30
- Messerachse
- 31
- Passbohrung