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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bearbeitungseinheit für eine Maschine zum Abschlagen von Materialüberständen von der Oberfläche eines flächigen metallenen Werkstücks, insbesondere Blechteilen.
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Bei der Bearbeitung von Werkstücken aus gewalztem Metall mittels thermischer Prozesse, wie zum Beispiel Brennschneiden, bilden sich an der Oberseite und/oder der Unterseite störende Materialüberstände, insbesondere auf der Oberfläche anhaftende Schlackereste. Da im Ergebnis Werkstücke mit planer Oberfläche gewünscht sind, müssen solche störenden Materialüberstände entfernt werden.
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Bekannt sind Entgratmaschinen mit einer rotierenden Walze, die mit Schleifpapier belegt ist. Das Werkstück wird dabei mittels einer Fördereinrichtung über oder unter der Schleifwalze vorbeigeschoben.
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Durch
DE 20 2015 102 354 U1 bekannt sind ferner Maschinen zum Entgraten von Werkstücken mittels Bürsten, die an einem endlos umlaufenden Treibriemen befestigt sind und quer zur Vorschubrichtung des Werkstücks über dessen Oberfläche streichen. Der Schleifbesatz der Bürsten besteht aus einem Paket von Schleifpapieren.
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DE 203 20 821 U1 beschreibt eine Maschine zum Entfernen der Oxidschicht von Schnittflächen und/oder Schnittkanten eines Werkstücks mit einer umlaufenden Fördereinrichtung, welche Bürsten trägt und diese Bürsten linear an dem zu bearbeitenden Werkstück vorbeiführt. Die Bürsten haben Borsten.
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EP 2 262 615 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Nachbearbeiten von Werkstücken mit einem umlaufenden Riemen, an denen am Werkstück vorbei bewegbare Bearbeitungselemente zum Abschlagen von Materialbereichen am Werkstück befestigt sind. Diese Bearbeitungselemente haben einen steifen vorderen Bearbeitungsabschnitt, mit dem sie gegen das Werkstück anschlagen, und einen Verbiegeabschnitt, über den das Bearbeitungselement an dem Treibriemen befestigt ist. Der Verbiegeabschnitt ist elastisch und bewirkt ein selbsttätiges Rückstellen des vorderen steifen Bearbeitungsabschnitts, welcher beim Anschlagen gegen das Werkstück seitlich ausweichen kann. Der elastische Verbiegeabschnitt kann zum Beispiel aus einem zylindrischen Gummipuffer bestehen, der eine einvulkanisierte Platte mit Hartmetallstift trägt.
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DE 203 12 681 U1 beschreibt eine Vorrichtung zum Entfernen der Oxidschicht bei metallischen Werkstücken mit einer sich drehenden zylindrischen Nabe und radial nach außen stehenden Drahtfedern, deren Enden an den zu reinigenden Schnittkanten des Werkstücks angreifen.
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Es hat sich gezeigt, dass sich mit Schleifpapier und/oder Bürsten zwar kleinere Materialüberstände wie zum Beispiel Grate und dünne Oxidschichten schnell und effektiv von der Oberfläche eines Werkstücks entfernen lassen. Größere Materialüberstände, wie insbesondere Schlackereste, lassen sich auf diese Weise jedoch nur schwer entfernen, da die Verschleißgrenze der Bürsten bzw. Schleifpapiere zu schnell erreicht ist.
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Bearbeitungseinheiten mit elastischen Borsten aus Metall oder Drahtfedern bringen einen zu geringen Impuls auf die Materialüberstände auf, sodass diese nicht von der Oberfläche oder der Kante des Werkstücks gelöst werden. Ist das federnde Element gummielastisch, so verschleißt dieses vorzeitig unter den schnell aufeinanderfolgenden Wechselbiegungen.
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Das der Erfindung zugrundeliegende technische Problem besteht also darin, eine Bearbeitungseinheit für eine Maschine zum Abschlagen von Materialüberständen, insbesondere zur Entfernung von auf der Oberfläche anhaftenden Schlackeresten, zu konzipieren, welche das störende Material schnell und präzise entfernt und dabei ausreichend verschleißfest ist.
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Gelöst wird die Aufgabe durch eine Bearbeitungseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die erfindungsgemäße Bearbeitungseinheit umfasst einen Halter, der an einem umlaufenden Treibriemen der Maschine befestigbar ist, sowie einen Schwenkkörper, der auf dem Träger schwenkbar gelagert ist. Am freien Ende des Schwenkkörpers ist ein Schlagkopf angeordnet. Trifft der Schlagkopf seitlich auf einen Materialüberstand auf, weicht er seitlich aus, indem der Schwenkkörper gegenüber dem Halter auslenkt. Zwischen dem Träger und dem Schlagkörper ist eine Zugfeder angeordnet, welche eine der Schwenkbewegung entgegengesetzte zügige Rückstellkraft, unabhängig von der Schwerkraft, ausübt, wenn der Schlagkopf beim Auftreffen auf das Werkstück seitlich ausweicht.
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Der Impuls, der auf das Werkstück bzw. den auf dessen Oberfläche anhaftenden Materialrest übertragen wird, hängt von der Masse des Schwenkkörpers sowie der Geschwindigkeit, mit welcher der Schlagkopf auftrifft, ab. Die Bearbeitungseinheit funktioniert im Prinzip wie ein Hammer, der die Materialreste von der Oberfläche des Werkstücks abschlägt. Mittels eines hammerähnlichen Werkzeugs werden üblicherweise von Hand Schlackeanhaftungen entfernt. Insbesondere anhaftende Schlackereste lassen sich so effektiv entfernen. Die Zugfeder zwischen Schwenkkörper und Halter verhindert ein unkontrolliertes Ausschwenken des Schwenkkörpers und zieht den Schlagkopf wieder in seine Ausgangslage zurück. Die Konstruktion ist einfach, robust und verschleißfest. Die Zugfeder kann hohe Rückstellkräfte erzeugen, ohne dass die Gefahr eines schnellen Verschleißes besteht. Gegebenenfalls kann die Rückstellfeder auch schnell und einfach ausgetauscht werden.
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Bei der erfindungsgemäß zwischen dem Schwenkkörper und dem Halter angeordneten Zugfeder handelt es sich um eine Schraubenzugfeder, also eine aus Rundgrat ohne Windungsabstand schraubenförmig gewundene oder gewickelte Torsionsfeder, die auf Zug beansprucht wird. Die Federkonstante kann über die Federgeometrie, also Anzahl der Windungen und Dicke des Federgrats, sowie über die Werkstoffauswahl angepasst werden. Belastet wird die Zugfeder durch Auseinanderziehen der Enden. Die Krafteinleitung an den beiden Enden erfolgt vorzugsweise über Ösen, wobei die Öse am einen Ende der Feder an dem Träger und die Öse am gegenüberliegenden Ende der Feder an dem Schwenkkörper eingehängt ist.
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Die Kräfte, die von dem Schlagkopf des Schwenkkörpers auf das Werkstück übertragen werden, sind relativ hoch, um ein effektives Abschlagen der Materialüberstände bzw. Materialreste von der Oberfläche des Werkstücks zu bewirken. Entsprechend groß müssen die von der Feder aufgebrachten Rückstellkräfte sein. In vorteilhafter und zweckmäßiger Weiterbildung der erfindungsgemäßen Bearbeitungseinheit sind zwei parallele Zugfedern zwischen Halter und Schwenkkörper angeordnet. Dadurch ergibt sich bei vorgegebener Rückstellkraft eine verkürzte Baulänge gegenüber dem Einsatz von nur einer Zugfeder. Außerdem wird die Betriebssicherheit und damit die Standfestigkeit des Werkzeugs erhöht, denn selbst bei Bruch einer Zugfeder bleibt immer noch die zweite parallele Zugfeder in Aktion.
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Der am freien Ende des Schwenkkörpers angeordnete Schlagkopf hat vorzugsweise die Form eines rechteckigen Quaders mit ebener Schlagfläche. Zweckmäßig sind die Kanten des Quaders relativ scharf ausgebildet, um ein Abgleiten des seitlich auf einen Materialrest auftreffenden Schlagkopfs zu verhindern. Der Schlagkopf ist vorteilhaft aus einem Stück Hartmetall gefertigt.
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Der Schwenkkörper hat vorteilhaft eine Aufnahme, in welche der Schlagkopf lösbar eingesetzt ist. Dadurch lässt sich ein verschlissener oder beschädigter Schlagkopf einfach, schnell und kostengünstig austauschen.
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Der Schlagkopf hat vorzugsweise zwei oder sogar vier Schlagflächen, die jeweils einander gegenüberliegen, und ist auch in umgedrehter Richtung in die Aufnahme einsetzbar. Durch Umdrehen des Schlagkopfes lässt sich damit die Standzeit des Werkzeugs verdoppeln oder vervierfachen.
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Der Halter hat vorteilhaft einen Anschlag, der die Schwenkbewegung des Schwenkkörpers begrenzt. Dadurch wird ein Überschwingen des Schwenkkörpers nach dem Schlag gegen das Werkstück verhindert. Um ein hartes Anschlagen an den Anschlag zu verhindern, hat der Anschlag zweckmäßig einen Puffer aus gummielastischem Material, der die Abbremsbewegung des Schwenkkörpers dämpft.
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Der Halter ist vorzugsweise aus einem Stück ebenem Blech hergestellt und hat Bohrungen zur lösbaren Befestigung an dem Treibriemen der Maschine. Der Anschlag kann als einstückig angeformter Anschlagwinkel ausgebildet sein. Der Halter kann ferner einen einstückig angeformten Montagewinkel haben, an dem die Zugfeder eingehängt ist. Das andere Ende der Zugfeder kann zweckmäßig an Lagerbolzen befestigt sein, welche in den Schwenkkörper eingesetzt, vorzugsweise eingeschraubt sind.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Abbildungen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine Maschine zum Abschlagen von Materialresten von der Oberfläche von Blechteilen, schematisch;
- 2 einen Treibriemen mit Bearbeitungseinheiten für eine Maschine zum Abschlagen von Materialresten, perspektivisch;
- 3 eine der Bearbeitungseinheiten von 2, von der Seite;
- 4 die Bearbeitungseinheit von 3, in einer teilweise transparenten perspektivischen Darstellung.
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In 1 ist nur der wesentliche Teil einer Bearbeitungsmaschine zu sehen, soweit dies für das Verständnis der Erfindung wichtig ist. Zwei parallele Treibriemen 1a, 1b laufen endlos zwischen je zwei motorisch angetriebenen Riemenrädern 2a, 2b um. Auf den Treibriemen 1a, 1b sind jeweils eine Vielzahl von Bearbeitungseinheiten 3 aufgeschraubt. Die Bearbeitungseinheiten 3, die auf dem oberen Treibriemen 1a sitzen, sind spiegelbildlich zu den Bearbeitungseinheiten, die auf dem unteren Treibriemen 1b sitzen, angeordnet.
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Ein Blechteil 4 wird senkrecht zur Zeichenebene zwischen den oberen und unteren Bearbeitungseinheiten 3 hindurchbewegt. Gleichzeitig werden die Bearbeitungseinheiten 3 durch die Treibriemen 1a, 1b quer zur Vorschubrichtung des Blechteils 4 bewegt. Die Bearbeitungseinheiten 3 streichen dabei von unten bzw. oben über die Oberseite und die Unterseite des Blechteils 4, um auf der Oberfläche anhaftende Materialreste, wie insbesondere Schlackereste, abzuschlagen.
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2 lässt erkennen, dass auf dem oberen Treibriemen 1a eine Vielzahl von Bearbeitungseinheiten 3 parallel nebeneinander angeordnet sind. Jede Bearbeitungseinheit 3 umfasst einen Halter 5, der aus einem Stück ebenem Blech hergestellt ist. Die Halter 5 haben Bohrungen 6 und sind mittels (nicht dargestellten) Befestigungsschrauben an der Stirnseite des Treibriemens 1a lösbar befestigt. Die Halter 5 tragen an ihrem unteren Ende jeweils einen Schwenkkörper 7 mit einem Schlagkopf 8. Die Bearbeitungseinheiten 3 funktionieren im Prinzip wie schwenkbar aufgehängte Hämmer.
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In 3 ist nur eine einzige Bearbeitungseinheit 3 zu sehen. Im Bereich des unteren Endes des Halters 5 sitzt ein Drehlager 10 mit einer Drehachse 11, die senkrecht zur Blechebene des Halters 5 verläuft. Auf dem Drehlager 10 ist der Schwenkkörper 7 drehbar gelagert, sodass der Schlagkopf 8 beim Auftreffen auf das zu bearbeitende Blechteil (4 in 1) zur Seite hin ausschwenken kann. Die Drehbewegung bzw. Schwenkbewegung wird zur einen Seite hin (in 3 links) begrenzt durch einen Anschlag 12, der sich senkrecht zur Blechebene des Halters 5 parallel zur Drehachse 11 erstreckt. Auf der Innenseite (in 3 rechts) des Anschlags 12 sitzt ein Puffer 13 aus gummielastischem Material. Dieser Puffer 13 verhindert ein hartes Anschlagen des Schwenkkörpers 7 an dem Anschlag 12.
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An der anderen Seite des Halters 5 sitzt ein Montagewinkel 14, der sich ebenfalls rechtwinklig zur Blechachse des Halters 5 und parallel zur Drehachse 11 erstreckt, in 3 senkrecht aus der Zeichenebene heraus. Auf der Oberseite des Schwenkkörpers 7 sitzt ein Lagerbolzen 15. Zwischen dem Montagewinkel 14 und dem Lagerbolzen 15 ist eine Zugfeder 16 angeordnet. Die Drehbewegung des Schwenkkörpers 7 um die Drehachse 11 wird durch die Zugfeder 16 gebremst. Je weiter sich der Schlagkopf 8 aus seiner Ruhestellung (vgl. 3) entgegen der Achse der Zugfeder 16 herausbewegt, desto höher ist die von der Zugfeder 16 auf den Schwenkkörper 7 ausgeübte Rückstellkraft, die den Schwenkkörper 7 zurück in die vertikale Ruheposition zieht.
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In 4 sind weitere Details der Bearbeitungseinheit 3 zu sehen. Hier sind zwei parallele Zugfedern 16a, 16b zwischen Montagewinkel 14 und zwei Lagerbolzen 15a, 15b am Schwenkkörper 7 angeordnet. Die Zugfedern 16a, 16b sind aus Runddraht schraubförmig gewickelte Torsionsfedern, die auf Zug beansprucht werden, sogenannte Schraubenzugfedern. An ihren Enden sind Ösen 17a, 17b ausgebildet, mit denen sie in Löchern des Montagewinkels 14 bzw. der Lagerbolzen 15a, 15b eingehängt sind.
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In 4 gut zu sehen ist der einstückig an den Halter 5 angeformte Anschlag 12, mit dem auf der Innenseite aufgeschraubten Puffer 13.
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Der am unteren freien Ende des Schwenkkörpers 7 angeordnete Schlagkopf 8 hat im Wesentlichen die Form eines rechteckigen Quaders. Die in 4 linke Seite des Schlagkopfs 8 bildet hier die Schlagfläche 18a, mit welcher der Schlagkopf 8 auf die Schlackereste am Blechteil 4 (1) seitlich auftrifft. Der Schlagkopf 8 sitzt lösbar in einer Aufnahme 19 des Schwenkkörpers 7. Befestigt wird der Schlagkopf 8 mittels zweier Schraubbolzen 20a, 20b. Nach Lösen der Schraubbolzen 20a, 20b lässt sich der Schlagkopf seitlich (links in 4) aus der Aufnahme 19 herausziehen, um 180° drehen und wieder zurück in die Aufnahme 19 schieben. Dann bildet die gegenüberliegende Seite die Schlagfläche 18b.
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Bezugszeichenliste
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- 1a, 1b
- Treibriemen
- 2a, 2b
- Riemenrad
- 3
- Bearbeitungseinheit
- 4
- Blechteil
- 5
- Halter
- 6
- Bohrungen
- 7
- Schwenkkörper
- 8
- Schlagkopf
- 10
- Drehlager
- 11
- Drehachse
- 12
- Anschlag
- 13
- Puffer
- 14
- Montagewinkel
- 15, 15a, 15b
- Lagerbolzen
- 16, 16a, 16b
- Zugfeder
- 17a, 17b
- Öse
- 18a, 18b
- Schlagfläche
- 19
- Aufnahme
- 20a, 20b
- Schraubbolzen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202015102354 U1 [0004]
- DE 20320821 U1 [0005]
- EP 2262615 A1 [0006]
- DE 20312681 U1 [0007]
