DE60102604T2 - Klinge aus verbundwerkstoff und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

• Verbundklingen werden heute zum Beispiel in Schabern von Papiermaschinen eingesetzt. Genau wie Metallklingen werden auch diese Verbundklingen mit Nieten versehen, die hauptsächlich dem Zweck dienen, ein Herausfallen der Schaberklinge aus dem Klingenhalter zu verhindern. Außerdem halten diese Nieten die Schaberklinge im Klingenhalter auch in richtiger Stellung und Position.
• Das Anbringen der Nieten ist jedoch ein schwieriger und Zeit raubender Arbeitsgang, der Spezialwerkzeug erfordert. Auch muss die Klinge vor dem Anbringen der Nieten mit Löchern versehen werden, was gleichfalls arbeitsaufwendig ist. Gewöhnlich werden Metallniete eingesetzt, die allerdings vor dem Recycling oder einer andersartigen Weiterverwendung der Klinge entfernt werden müssen. Die Metallniete verklemmen/verfangen sich außerdem sowohl bei der Montage wie auch beim Entfernen und verursachen gleichzeitig Kratzer am Klingenhalter. Ein zerschrammter Klingenhalter verschmutzt leichter als gewöhnlich mit der Folge eines noch kräftigeren Verklemmens der Metallniete. Solche Metallniete oder Teile derselben können auch in die Maschine fallen und zum Beispiel mit katastrophalen Folgen in einen Walzenspalt geraten.
• Aus der Schrift US-5,110,415 kennt man eine Schaberklinge, die aus einem langgestreckten, aus verstärktem Verbundwerkstoff bestehenden Streifen hergestellt ist. Diese Klinge hat als Streifen oder Vertiefungen ausgebildete integrierte Halteelemente.
• Von der Schrift US-4,241,691 her wiederum kennt man eine Schaberklinge mit einem Doppelflansch oder einer Wulst an ihrem zur Klingenspitze entgegensetzten Rand.
• Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich die besagte Klinge aus Verbundwerkstoff auf wirtschaftlichere Weise und in weniger Arbeitsgängen als bisher herstellen lässt. Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung gehen aus den beigefügten Patentansprüchen hervor. Die erfindungsgemäß hergestellte Klinge hat an Stelle von Nieten Halteelemente, die aus dem gleichen Werkstoff wie die Klinge bestehen. Damit wird erreicht, dass die Halteelemente den Klingenhalter nicht zerkratzen und sich auch nicht verklemmen/verfangen. Außerdem werden diese Halteelemente gemäß der Erfindung im Zusammenhang mit der Herstellung der Klinge ausgebildet, das heißt, es ist kein separater Arbeitsgang zur Montage dieser Halteelemente mehr erforderlich. Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in Verbindung mit der Beschreibung näher erläutert.
• Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten, einige Ausführungsformen der Erfindung zeigenden Zeichnungen im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
• 1 eine in den Klingenhalter eingesetzte Klinge;
• 2a–2d einige Ausführungsformen der Klinge im Querschnitt;
• 2e eine andere Ausführungsform der Klinge von 2d;
• 3a–3b zwei erfindungsgemäße Rohteile von vorn betrachtet;
• 3c Teilquerschnitte der Klinge in Klingenlängs- und -breitenrichtung.
• In 1 ist die in den Klingenhalter 11 eines Schabers eingesetzte Klinge 10 gezeigt. Außer in Schabern kann die erfindungsgemäße Klinge zum Beispiel auch in Streichvorrichtungen oder anderen entsprechenden Objekten eingesetzt werden. Im gezeigten Fall wird die Oberfläche der Walze 12 mit der Scha berklinge 10, die in den zum Schaber gehörenden Klingenhalter 11 eingesetzt ist, geschabt. In 1 ist der Klingenhalter 11 nur teilweise dargestellt.
• Allgemein ist die Klinge 10 aus Verbundwerkstoff hergestellt und hat ein im Wesentlichen plattenförmiges Klingenteil 13. An der hinteren Partie 14 des Klingenteils 13 sind außerdem Halteelemente ausgebildet, die in das Maul 15 des Klingenhalters zu liegen kommen und ein Herausfallen der Klinge 10 aus dem Klingenhalter 11 verhindern. Gemäß der Erfindung werden die Halteelemente von einem mit dem Klingenteil aus einem Stück gearbeiteten Profil 16 gebildet, das in Breitenrichtung die Fortsetzung des Klingenteils 13 bildet und sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Klinge 10 erstreckt. Die Klinge weist somit keine separaten Teile auf, die sich lösen und abfallen könnten. Auch zerkratzt das aus Verbundwerkstoff bestehende Profil den Klingenhalter nicht, und auch das für Metallniete charakteristische Verklemmen/Verfangen entfällt. Dazu kommt, dass sich das Profil problemlos der Maulform entsprechend gestalten lässt.
• Je nach Klingenhalter und seinem Maul kann das Profil in seiner Form variieren. In 2a–2e sind nur einige mögliche Profilformen gezeigt. Funktionell gleichen Teilen sind die gleichen Bezugszahlen zugeordnet. In 2a und 2b ist das Profil im Wesentlichen von kompaktem Querschnitt. Dieses feste, dauerhafte Profil hält die Klinge sicher an ihrer Stelle. Außerdem erstreckt sich das Profil 16 in Dickenrichtung des Klingenteils 13 betrachtet nach beiden Seiten des Klingenteils 13. Solche Klingen eignen sich gut zum Einsatz in herkömmlichen Klingenhaltern. Allerdings können in speziell für die betreffende Klinge geformten Klingenhaltern auch einseitige Profile eingesetzt werden (nicht dargestellt). Das Profil 16 in 2a ist kantig, so dass es sich exakt in das Maul des Klingenhalters einfügt. In 2b hat das Profil im Querschnitt im Wesentli chen runde Form, so dass es sich im Maul drehen kann. In gewissen Klingenpositionen ist das erwünscht.
• Zusätzliche Klingeneigenschaften erzielt man durch nicht kompakte Gestaltung des Profilquerschnitts und indem man die hervorstehenden Teile des Profils elastisch gestaltet. Eine solche Ausführungsform ist in 2c gezeigt, wo das Profil 16 auf beiden Seiten des Klingenteils 13 elastische, d.h. federnde Streifen 17 aufweist. Weiter ist an diesem Profil 16 zusätzlich ein Vorsprung 18 ausgebildet, der als Abstütz- und Gelenkpunkt der Klinge 10 dient. Mit Hilfe solcher elastischer Eigenschaften kann die Klinge zum Beispiel im Klingenhalter in einer bestimmten Stellung gehalten werden. Entsprechend erhält man auch mit starrem Klingenhalter eine gute Elastizität wenn die Klinge selbst das federnde Element darstellt.
• Weiter lassen sich durch unterschiedliche Gestaltung des Profils neue Klingeneigenschaften erzielen. In 2d und 2e ist das Profil 16 in seinem Querschnitt hohl. Weiter ist von dem so gebildeten Hohlraum 19 des Profils eine Mediumverbindung zur Ober- und/oder Unterseite der Klinge 10 hin geschaffen. Das Profil 16 in 2d kann gleichzeitig elastisch gestaltet werden. So kann also das Profil 16 zum Zuführen eines Mediums über die gesamte Länge des Klingenteils 13 benutzt werden. Dieses Medium kann zum Beispiel Luft, Schmiermittel o. dgl. sein. Das Profil 16 in 2e weist außerdem in gegenseitigen Abständen Löcher 20 auf, über die das Medium auf das Klingenteil 13 geleitet werden kann, wodurch sich zusätzliche Möglichkeiten zur Steuerung und Intensivierung des Schabevorganges ergeben. Die Klinge kann zum Beispiel beim Absenken geschmiert oder der Schabevorgang kann durch Zuleiten von Luft über die Löcher intensiviert werden. Entsprechend kann über passend angeordnete Löcher ein Mittel zum Reinigen der Klinge zugeführt werden. In 2e sind auch in Breitenrichtung des Klingenteils 13 verlaufende Löcher 21 gezeigt, über die das Medium bis zur Spitze der Klinge geleitet werden kann. Diese Löcher 21 sind jedoch schwieriger anzubringen als die Löcher 20 des Profils 16. Wegen der vorgenannten Gebrauchseigenschaften gestaltet es sich vorteilhaft, die erfindungsgemäße Klinge namentlich als Schaberklinge eines Schabers einzusetzen.
• Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Klinge wird aus dem Verbundwerkstoff zunächst ein einheitliches Rohteil 22 gebildet, wobei gleichzeitig sowohl das Klingenteil 13 als auch das die Halteelemente bildende Profil 16 geformt werden. Ein besonderer Arbeitsgang zum Anfügen separater Halteelemente ist dabei also nicht erforderlich. Von dem gebildeten Rohteil 22 wird zum Schluss die Klinge einschließlich ihrer Halteelemente abgetrennt. Wie in 3a und 3b gezeigt, werden an einem Rohteil 22 bevorzugt zwei oder mehr Klingen 10 einschließlich der an ihnen befindlichen Profile 16 ausgebildet. Auf diese Weise kann die Fertigungsstückzahl auf einfache Weise erhöht werden. Die besagten Rohteile 22 werden bevorzugt durch Pultrusion (Strangziehen) hergestellt, mit der eine ausgezeichnete Form- und Maßgenauigkeit erzielt wird und sich eine eigentliche Nachbehandlung der Klinge erübrigt. Über das Einstellen der Ziehvorrichtung und die Form des Ziehwerkzeugs lassen sich die gezeigten Profile herstellen. Außerdem kann bei der Pultrusion den im Verbundwerkstoff enthaltenen Verstärkungsfasern eine Orientierung gegeben werden. In der Klinge verlaufen die Verstärkungsfasern 25 bevorzugt im Wesentlichen in Breitenrichtung der Klinge 10 (3c). Dadurch erhält man eine in Breitenrichtung starre, aber in Längsrichtung im Wesentlichen elastische Klinge, wobei dann zum Beispiel die Belastung des Schabers auf bestmögliche Weise auf die Schaberklinge übertragen wird. Auch passt sich die in ihrer Längsrichtung elastische Schaberklinge gut den Formen der zu schabenden Fläche an. Außerdem bewirken die Verstärkungsfasern eine gute Wärmeableitung von der Klingenspitze in die übrigen Klingenteile. Unbeschadet der oben beschriebenen vorteilhaften Ausführungsform können die Verstärkungsfasern im Prinzip auf fast jede beliebige Weise orientiert sein. Am häufigsten sind die Verstärkungsfasern in ihrer Orientierung aber zu etwa gleichen Teilen auf die Längs- und die Breitenrichtung verteilt.
• Durch Strangziehen, d.h. Pultrusion erhält man also ein maß- und formgenaues Rohteil, so dass die Klingen nach erfolgtem Abtrennen im Prinzip sofort gebrauchsfertig sind. Nach 3a erhält man durch einen V-förmigen Schnitt 23 im Zusammenhang mit dem Abtrennen der Klinge auch gleich die für die Vorderkante oder Spitze der Klinge 10 charakteristische Form. Aus dem Rohteil 22 in 3b erhält man gleichfalls durch einfache Schnitte vier Klingen 10. Eine entsprechende Einzelklinge ist in 1 dargestellt. Das Abtrennen der Klingen lässt sich leicht mit der Strangziehvorrichtung kombinieren, wobei dann auf einfache und zeitsparende Weise eine Endlosklinge hergestellt werden kann. Gleichzeitig können an der Ober- und/oder Unterseite des Profils die aufeinander folgenden Senken oder Aussparungen 24 o. dgl., die den zu verwendenden Klingenbewegungselementen entsprechend angeordnet sind, ausgebildet werden. Dabei kann die Klinge dann mit Hilfe eines Zahnrades, dessen Zähne in die Aussparungen eingreifen, bewegt werden. Die besagten Aussparungen erhöhen außerdem die Elastizität der Klinge, so dass diese zum Beispiel in eine Klingentasche oder in eine automatische Klingenwechselvorrichtung eingerollt werden kann.
• Die vorgenannten Aussparungen 24 sind auch in 2a und 2b sichtbar. In 3c sind neben den Verstärkungsfasern 25 auch so genannte Zugfasern 26 gezeigt, die allgemein aus Glasfasern bestehen und dazu dienen, das Rohteil 22 durch das Ziehwerkzeug zu ziehen (nicht dargestellt). Die Pultrusion ist an sich herkömmliche Technik, so dass sie in diesem Zusammenhang nicht näher beschrieben wird. Die Ziehrichtung des Rohteils ist durch Pfeil angegeben.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erübrigen sich die mit dem Nieten verbundenen Arbeitsgänge und Anlagen. Außerdem erfolgt die Herstellung der Klingen schneller und kostengünstiger als bisher. Auch der Materialverschnitt verringert sich, weil ja die aus fertigungstechnischen Gründen erforderlichen Verdickungen als Profile genutzt werden. Bei Einsatz der erfindungsgemäßen Klinge erfolgt kein Zerkratzen des Klingenhalters, was bei Verwendung aus Verbundwerkstoff bestehender Klingenhalter besonders wichtig ist. Mit der Verringerung der Kratzerbildung verringert sich auch die Verschmutzung des Klingenhalters, und seine Reinhaltung wird erleichtert. Auch lösen sich von der Klinge keine Teile.
• Die auf die erfindungsgemäße Weise hergestellte Klinge verklemmt/verfängt sich bei der Montage nicht, so dass sich das Einsetzen und Herausnehmen der Klinge schneller und leichter als bisher gestaltet. Auch das Recycling der Klinge wird erleichtert, weil sie ja einschließlich ihres Profils aus dem gleichen Werkstoff besteht. Eine Materialtrennung ist also nicht erforderlich. Der Wegfall der Verklemmungsgefahr ist von besonderer Bedeutung bei Einsatz einer automatischen Klingenwechselvorrichtung wie auch in Verbindung mit einem gewöhnlichen Klingenkasten und auch dem Recyclingkasten und bildet überhaupt einen wesentlichen Faktor für das reibungslose Funktionieren der automatischen Klingenwechselvorrichtung.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung einer aus Verbundwerkstoff bestehenden Klinge, die ein plattenförmiges Klingenteil (13) und einen als Halteelement dienenden profilierten Abschnitt (16) aufweist, wobei bei diesem Verfahren zwei oder mehr Klingen gleichzeitig an einem aus Verbundwerkstoff bestehenden einheitlichen Rohteil (22) gebildet werden und danach die aus Verbundwerkstoff bestehende Klinge von dem Rohteil (22) abgetrennt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohteil (22) durch Pultrusion hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern (25) im Wesentlichen parallel zur Klingenbreitenrichtung und damit quer zur Zugrichtung des Rohteils angeordnet werden.
4. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ober- und/oder Unterseite des Profils (16) Aussparungen (24) eingearbeitet werden, die in ihrer Anordnung auf die zu verwendenden Klingenbewegungselemente abgestimmt sind.