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Hobelmaschine Die Erfindung betrifft eine Hobelmaschine, insbes. zum
Profilieren von Blech- oder sonstigen Werkstückkanten z.B. für die Vorbereitung
von Schweißnähten.
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Es sind Kanten-Hobelmaschinen mit schwenkbaren Werkzeugträgern bekannt,
die mehrere Hobelwerkzeuge tragen.
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Bekannt sind einerseits Ausführungen mit senkrecht oder etwa senkrecht
zur Hobelrichtung verlaufender Schwenkachse des Werkzeugträgers und am Umfang des
werkzeugseitigen Werkträgerendes angeordneten Hobelwerkzeugen.
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Dabei kann die Schwenkbarkeit des Werkzeugträgers dazu dienen, mehrere
unter sich gleiche Hobelwerkzeuge nach entsprechendem Verschleiß nacheinander in
Schmittzu position bringen (DOS 2002 157). Die Schwenkbarkeit des Werkzeugträgers
wurde aber auch dazu verwendet, nacheinander ohne Werkzeugumbau, Hobelwerkzeuge
für das Schruppen und für das Schlichten und außerdem Hobelwerkzeuge für das Hobeln
in beiden Bewegungsrichtungen des Werkstückes in Schnittstellung zu bringen (Dt.-PS
1 067 662). Dabei war es auch schon bekannt, im Werkzeugträger mehrere Hobelwerkzeuge
gestaffelt hintereinander anzuordnen, um die Werkzeugbeanspruchung entsprechend
zu verringern. Nachteilig bei den Hobelmaschinen mit senkrecht zur Hobelrichtung
verlaufender Schwenkachse des Werkzeugträgers ist die Tatsache, daß der Werkzeugträger
nur einseitig, d.h. fliegend im Support gelagert werden kann. Dieses beanspruchungsmäßig
ungünstige Lagerungsprinzip läßt eine hohe Zerspanungsleistung bei hoher Bearbeitungsgenauigkeit
und vertretbarem konstruktivem Aufwand nicht zu.
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Andererseits sind auch bereits Kantenhobelmaschinen mit schwenkbaren,
mehrere Hobelwerkzeuge tragenden Werkzeugträgern bekannt, bei denen die Schwenkachse
des Werkzeugträgers parallel zur Schnittrichtung der Hobelwerkzeuge liegt. Bei der
Hobelmaschine nach der DOS 1 901 016 liegt die fiktive Schwenkachse innerhalb des
Werkstücks und die Schneiden der Hobelstähle sind radial zu dieser Schwenkachse
hin gerichtet. Die Schwenkbarkeit des Werkzeughalters dient dazu, leistenförmige
Werkstücke mit kreisbogenförmigen Konturen versehen zu können. Dabei arbeiten mehrere
Hobelwerkzeuge gleichzeitig an verschiedenen Abschnitten der Werkstückkontur, um
die Bearbeitungszeit zu verkürzen. Ein wahlweise abwechselnder Einsatz der am Werkzeugträger
angebrachten Werkzeuge mit dem Ziel beliebige Werkstückkantenkonturen, z.B.
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für die Vorbereitung von Schweißnähten, herstellen zu können, ist
nicht möglich. Außerdem ergibt die nur einseitige Lagerung des Werkzeugträgers die
bereits früher erwähnten Nachteile.
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Auch die Hobelmaschine nach Dt.-PS 580 034 weist einen Werkzeugträger
mit parallel zur Schnittrichtung liegender Schwenkachse mit mehreren Werkzeugen
auf. Die Schneiden der Werkzeuge liegen im gewissen Abstand etwa geradlinig nebeneinander.
Sie können durch Schwenken des Werkzeugträgers und entsprechendes Verstellen des
Supports nacheinander einzeln zum Einsatz gebracht werden, um Eisenbahnschienen,
insbes.
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Weichenzungen, mit den notwendigen Konturen zu versehen. Auch diese
Bauart des Werkzeugträgers läßt nur die Anordnung weniger Werkzeuge zu, deren Inschnittstellungbringen
zudem umständlich ist. Für den universellen Einsatz zahlreicher Werkzeuge bei der
rationellen Schweißkantenvorbereitung od. dgl.
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ist eine derartige Einrichtung daher nicht brauchbaf.
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Außerdem setzt auch hier wieder die nur einseitige Lagerung des Werkzeugträgers
der Leistungsfähigkeit enge Grenzen.
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Die Erfindung geht aus von den zuletzt genannten Hobelmaschinen, bei
denen die Schwenkachse des Werkzeugträgers parallel zur Schnittrichtung des Werkzeugträgers
liegt. Sie hat sich zur Aufgabe gestellt, unter Vermeidung der Nachteile die Verwendungsfähigkeit
solcher Maschinen so zu steigern, daß einerseits bei hoher Bearbeitungsgenauigkeit
und geringem Werkzeugverschleiß sehr große Spanabnahmen je Arbeitshub ermöglicht
werden und andererseits die Umstellung auf wechselnde Werkstückkantenprofile bzw.
der Ersatz abgenutzter oder beschädigter Hobelstähle in kürzester Zeit und mit geringer
Mühe erfolgen kann.
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Die Erfindung besteht darin, daß der Werkzeugträger walzenartig ausgebildet,
auf seinem Umfang mit Hobelwerkzeugen bestückt und beiderseits des die Hobelwerkzeuge
aufweisenden Bereiches im Support drehbar gelagert ist.
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Dadurch daß eine große Zahl von Hobelstählen unterschiedlicher geometrischer
Form oder unterschiedlicher Einstellung an einem Werkzeugträger angebracht und durch
einfaches Schwenken des Werkzeugträgers in Schnittstellung gebracht werden können,
ermöglicht die Erfindung eine sehr wirtschaftliche Profilierung von Werkstückkanten,
z.B. für die Schweißnahtvorbereitung. Es lassen sich in wenigen Arbeitshüben komplizierte
Profile hobeln und die Profilform ist durch Einsatz der entsprechenden Hobelwerkzeuge
in weiten Grenzen ohne nennenswerten Zeitaufwand zu variieren. Es können auch Einzelstücke
oder kleine Lose sehr kostengünstig, mit geringem Personalaufwand und sogar weitestgehend
automatisch gehobelt
werden. Dabei lassen sich durch beanspruchungagerechte
Bauart und Lagerung des Werkzeugträgers sehr hohe Spanabnahmen bei hoher Werkzeugstandzeit
sowie hoher Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit der bearbeiteten Werkstücke erzielen.
Die genaue und schnelle Kantenbearbeitung auch dicker Bleche, wie sie z. B. der
neuzeitliche Großschiffbau, der Großbehälterbau, die Großrohrfertigung od. dgl.
erfordern, wird durch die Erfindung mit verhältnismäßig geringem #i.aschinellem
Aufwand und geringem Werkzeugverbrauch ermöglicht. Normalerweise wird dabei die
Bestückung des Werkzeugträgers mit wahlweise einsetzbaren Hobelwerkzeugen so erfolgen,
daß mindestens ein Hobelstahl jeder benötigten geometrischen Form vorhanden ist.
Dann können die für die gewünschte Kantenform notwendigen Hobelstähle bei nacheinander
folgenden Arbeitshüben der Maschine durch entsprechendes Verschwenken des Werkzeugträgers
zum Einsatz gebracht werden.
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Um ein hohes Zerspanungsvolumen ohne übermäßig BBanspruchung des Hobelwerkzeuges
zu ermöglichen und um damit lange Werkzeugstandzeiten zu erzielen, schlägt die Erfindung
in einer weiteren Ausgestaltung vor, daß der Werkzeugträger mehrere Werkzeuggruppen
aufweist, die jeweils aus mehreren, in Schnittrichtung hintereinander angeordneten,
bei gleichem Arbeitshub wirksam werdended Hobelwerkzeugen bestehen. Durch diese
Anordnung wird es zusätzlich ermöglicht, unter geeigneten Voraussetzungen in einem
einzigen Arbeitshub auch komplizierte Werkstückkantenformen dadurch zu hobeln, daß
man eine Werkzeuggruppe aus mehreren hintereinander angeordneten Hobelstählen geeigneter
Geometrie bildet. Dann kann allen oder einzelnen der am Werkzeugt rägerumifiang
angeordneten Werkzeuggruppen eine bestimmte Werkstückkantenform zugeordnet werden,
z.
B. für K-Naht, V-Naht, Y-Naht, Tulpen-Naht od.
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dgl..
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Die hohe Starrheit des Systems Werkzeugträger/S'upport, die durch
die beidseitige Lagerung des Werkzeugträgers an sich schon gegeben ist, kann bei
besonders hohen Ansprüchen an Spanleistung und Bearbeitungsgenauigkei und/oder bei
großer axialer Ausdehnung des Werkzeugträgers nach einem weiteren Vorschlag der
Erfindung noch dadurch gesteigert werden, daß der Werkzeugträger zumindest während
des Hobelvorganges durch eine zwischen den beiden äußeren Schwenklagerungen angreifende
zusätzliche Lagerung gegen den Support abstützbar ist. Dabei kann eine noch weitergehende
Erhöhung der Leistung und Genauigkeit erfindungsgemäß dadurch erzielt werden, daß
die zusätzliche Lagerung gegenüber den beiden äußeren Lagerungen zur Erzeugung einer
Vorspannung, welche der Verformung des Werkzeugträgers unter den Schnittkräften
entgegenwirkt, im Werkzeugträger in radialer Richtung verstellbar ist.
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Als unterstützende Maßnahme zu den bisherigen Vorschlägen kann nach
einem weiteren Vorschlag der Erfindung in an sich bekannter Weise das Lagerspiel
zumindest eines Teils der Lagerungen durch Klemmeinrichtungen od. dgl. während des
Hobelvorganges aufhebbar sein. Dabei kann ein Höchstmaß an Genauigkeit und Leistung
dann erreicht werden, wenn während des Hobelvorganges an allen im Kraftfluß befindlichen
Lagerungen, an denen keine Bewegung stattfindet, das Lagerspiel beseitigt ist.
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Für geringere Ansprüche würde es genügen, die Schwenkung des Werkzeugträgers
von Hand vorzunehmen. Um
jedoch die Möglichkeit zu schaffen, durch
einfaches Schwenken des Werkzeugträgers zwischen den Arbeitshüben eine Vielzahl
von Werkzeugen unterschiedlicher Geometrie schnell nacheinander in Schnittstellung
bringen zu können und in ihrer Wirkung zu kombinieren, ist nach der Erfindung ein
an sich bekannter Schwenkantrieb für den Werkzeugträger vorgesehen, durch den die
Hobelwerkzeuge bzw. Gruppen von beim gleichen Arbeitshub wirksamen Hobelwerkzeugen
wahlweise in Arbeitsstellung schwenkbar sind.
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Um einerseits jeden Hub der Maschine als Arbeitshub ausnutzen und
damit die Bearbeitungszeit verkützen zu können und um andererseits eine genügend
große Zahl unterschiedlicher Werkzeuge bzw. Werkzeuggruppen bei nicht zu großem
Umfang des Werkzeugträgers unterbringen zu können, schlägt die Erfindung weiterhin
vor, daß zwej serkzeugträger vorhanden sind, von denen jeweils einer mit seinen
Werkzeugen in einer Hobelrichtung wirksam und in der anderen Hobelrichtung unwirksam
ist.
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Eine andere Ausführungsart besteht darin, daß mehrere (x) Werkzeugträger
vorhanden sind, von denen jeder mehrere Gruppen von Werkzeugen für die eine und
für die andere Hobelrichtung aufweist.
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Die Zeichnungen zeigen zwei Ausführungsbeispiele einer Blechkantenhobelmaschine
gemäß der Erfindung. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht der Maschine Fig. 2 eine
Draufsicht auf die Maschine Fig. 3 einen Querschnitt durch die Maschine der Linie
A-B der Fig. 1 Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Werkzeugträger im vergrößerten
Maßstab nach der Linie C-D der Fig. 3 Fig. 5 einen Querschnitt durch den Werkzeugträger
(x) hintereinander angeordnete
'im vergrößerten Maßstab nach der
Linie E-F der Fig. 4 Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen anderen Werkzeugträger
Fig. 7 einen Querschnitt nach der Linie# J-K der Fig;. 6 Fig. 8 einen Querschnitt
nach der Linie L-M der Fig. 6 Fig. 9 einen Querschnitt nach der Linie G-H der Fig.
6 Das Maschinenbett 1 weist eine Auflagefläche 2 für das zu hobelnde Blech 3 und
Führungen 4, 5 für den Hobelschlitten 6 auf. An seinen Enden sind Seitenständer
7, 8 angeordnet, welche den mit Spannstempeln 9 zum Festspannen des Bleches 3 ausgerüsteten
Spannbalken 10 tragen.
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Der Hobelschlitten 6 ist mit Hilfe der Antriebsmotoren 11 und weiteren
im einzelnen nicht dargestellten Mitteln in Längsrichtung des Bettes mit der Hobelgeschwindigkeit
hin- und herbewegbar. Am Hobelschlitten 6 sind zwei Supporte 12, 13 durch in ihren
Einzelheiten nicht- dargestellte Antriebe 14 in senkrechter Richtung verschiebbar
und nach vollzogener Verschiebung selbsttätig auf ihren Führungen 15 festklemmbar
angeordnets In jedem der Supporte 12, 13 ist ein walzenartiger, auf dem Umfang etwa
prismatischer Werkzeugträger 16 um eine zentrale, parallel zur Schnittrichtung verlaitifende
Schwenkachse 17 drehbar gelagert. Ein Schwenkantrieb 18, 19 und im einzelnen nicht
dargestellte Schalt-, Steuerungs- und Verriegelungseinrichtungen sind dafür vorgesehen,
den Werkzeugträger 16 durch entsprechende Steuersignale wahlweise in die möglichen
Arbeitsstellungen zu verschwenken und dort so zu verriegeln, daß eine Schwenkbewegung
infolge der beim Hobeln einwirkenden Kräfte verhindert wird. Außerdem können die
Werkzeugträger 16 in Zwischenstellungen geschwenkt werden,
in denen
keines der Werkzeuge in Berührung mit dem zu hobelnden Blech oder sonstigen Teilen
der Maschine kommen kann.
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Am Umfang des Werkzeugträgers 16 (Fig. 5) sind Anlageflächen 20, 21
für sechs Werkzeugkassetten 22 - 27 angeordnet. Mit Schrauben 2 und Klemmstücken
29 können die Werkzeugkassetten 22 - 27 starr und in genau definierter Lage auf
dem Werkzeugträger 16 befestigt werden, während nach Lösung der Schrauben 28 ein
leichtes Entnehmen der Werkzeugkassetten möglich ist. Beiderseits des mit den Anlageflächen
20, 21 versehenen Bereichs weist der Werkzeugträger 16 Lagerstellen 30, 31 zur Abstützung
im Support 12 bzw. 13 auf.
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In jeder Werkzeugkassette sind in Achsrichtung nebeneinander vier
Hobelstähle 32 auswechselbar und mit Hilfe von Paßstücken 33 lagejustierbar durch
Schrauben 34 befestigt. Die Hobelstähle werden in üblicher Weise außerhalb der Maschine
in die Werkzeugkassette eingebaut und justiert. Mit 35 sind Platten zum Schutz gegen
das Eindringen von Hobelspänen angedeutet.
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Die Schneiden der vier Hobelstähle einer Werkzeugkassette haben gleiche
geometrische Form, sind aber in ihrem Abstand von der Achse 17 so gestaffelt, daß
beim Hobelvorgang auf jede Schneide etwa der gleiche Spanquerschnitt entfällt.
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Die Hobelstähle 32 der einzelnen Werkzeugkassetten 22 - 27 weisen
untereinander verschiedene Formen oder Anordnungen auf. Zum Beispiel weisen die
Hobelstähle 32 der Werkzeugkassette 22 solche Schneiden auf, die eine senkrecht
zur Oberfläche des Bleches 3 verlaufende Schnittfläche erzeugen.
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Die Hobelstähle der Werkzeugkassetten 24 - 27 erzeugen jeweils unter
verschiedenen Winkeln zur Blechoberfläche verlaufende gerade Fasen. Die Hobelstähle
der Werkzeugkassette 23 sind so ausgebildet, daß sie die zur Vorbereitung einer
Tulpennaht benötigten Bögen und Schrägen an die Blechkante
hobeln.
Zweckmäßigerweise werden die Hobelstähle so angeordnet, daß alle Hobelstähle des
Werkzeugträgers 16 des einen Supports 12 in der einen Bewegungsrichtung des Hobelschlittens
6 (Pfeil 36 in Fig. 4) schneiden und die an der oben liegenden Hälfte der Blechkante
nötigen Bearbeitungen vornehmen, während die Hobelstähle des anderen Supports 13
in der anderen Bewegungsrichtung des Hbbelschlittens 16 an der unten liegenden Hälfte
der Blechkante arbeiten.
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Je nach Arbeitsprogramm sind auch andere als die nur heispielsweise
angegebenen Werkzeuganordnungen möglich. So können z. B.
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zwei oder mehr Werkzeugkassetten mit gleichen Hobelstählen einer häufig
gebrauchten Form ausgerüstet werden, um größere Werkstücklose ohne Kassettenaustausch
zu bearbeiten oder auch um längere Arbeitsunterbrechung bei Werkzeugschäden zu vermeiden.
Insbesondere beim Hobeln dünner Bleche und/oder beim Einsatz von Werkzeugkassetten
mit einer genügenden Anzahl von Hobelstählen kann es vorteilhaft sein, in den einzelnen
Werkzeugkassetten unterschiedliche Hobelstähle so hintereinander anzuordnen, daß
bei nur einem Arbeitshub des Hobelschlittens 6 eine Blechkante mit einem aus verschiedenen
Formelementen zusammengesetzten Profil versehen wird.
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Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 - 9 stellt einen in Richtung
des Pfeiles 37 hobelnden Werkzeugträger 38 eines Hobelsupports 39 dar. Es sind in
Schnittrichtung hintereinanderliegend jeweils zwei Werkzeugkassetten 40, 40.' mit
je vier Hobelstählen 41 angeordnet, so daß insgesamt acht Hobelstähle bei einem
Hub des Hobelschlittens wirksam werden.
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Zwischen den Werkzeugkassetten 40, 40' weist der Werkzeugträger eine
Lagerfläche 42 auf, an welcher der Stützschuh 43 (Fig. 8) des Stützstempels 44 anliegt.
Der Kolben 45 des Stützstempels 44 befindet sich in einem Zylinder 46 des Supports
39 und vermag den Stütz schub 43 mit einer solchen Kraft an die Stützfläche 42 anzudrücken,
daß beim Hobelvorgang schädliche
Verformungen und/oder Schwingungen
des Werkzeugträgers 38 vermieden werden.
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Das äußere Schwenklager 47 (Fig. 6) weist einen kolbenartigen Ansatz
48 auf, der in einen Zylinderraum 49 des Supports 39 taucht. Durch Beaufschlagen
des Zylinderraumes 49 mit Druckmittel vor und während des Hobelvorganges wird das
Axialspiel des Werkzeugträgers 38 im Support 39 im Interesse größerer Starrheit
der im Kraftfluß liegenden Teile aufgehoben. Um auch das Radialspiel der äußeren
Schwenklager 47 und 50 während des Hobelvorganges auszuschalten, ist in einem Ausschnitt
51 (Fig. 7) der Lagerschalen 52 je ein Klemmsegment 53 angeordnet. Die Klemmsegmente
können durch Beaufschlagen der Unterseite der Kolben 54 mit Druckmittel über die
Zugstangen 55 gegen die Zapfen der Schwenklager 47 und 50 gepreßt werden.
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In Fig. 9 ist angedeutet, wie mit Hilfe eines im Support geführten
Verriegelungsbolzens 55 und am Umfang des Werkzeugträgers 38 angeordneten Verriegelungsnocken
56 der Werkzeugträger 38 in den jeweiligen Arbeitsstellungen der Hobelstähle 41
justiert wird. Zum Bewegen des Verriegelungsbolzens 55 dienen der Kolben 57 des
Verriegelungsbolzens 55 und der am Support befestigte Zylinder 58.
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Die Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Hobelmaschine sei noch kurz
an einem Beispiel erläutert: Die Kante eines dicken Bleches soll für eine X-Naht
vorbereitet werden, wobei beide Schenkel des X unterschiedliche Flankenwinkel aufweisen.
Der Hobelsd#Litten 6 befindet sich in bezug auf Fig. 1 und 2 in rechter Stellung.
Die Werkzeugkassette 22 mit den geraden Hobelstählen des Werkzeugträgers 16 des
Supports 13 befindet sich in Schnittstellung und alle Verriegelungs- und Klemmeinrichtungen
sind betätigt. Der Werkzeugträger des Supports 12 befindet sich in einer Stellung,
in der seine Hobelstähle nicht schneiden können. Nachdem das Blech 3 auf der Auflagefläche
2
des Maschinenbettes 1 richtig positioniert und mit den Spannstempeln 9 festgespannt,
wird der Hobelschlitten 6 nach links bewegt, wobei der obere Bereich der Blechkante
mit einer senkrecht zur Blechoberfläche verlaufenden Schnittfläche versehen wird.
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Nachdem der letzte Hobelstahl der Werkzeugkassette 22 seinen Schnitt
beendet hat, wird der Hobelschlitten stillgesetzt, der Werkzeugträger des Supports
13 entriegelt, die Klemmeinrichtungen gelöst und die Hobelstähle außer Schnittstellung
gebracht, was durch Verschwenken des Werkzeugträgers oder auch durch Hochfahren
des Supports geschehen kann. Gleichzeitig werden die geraden Hobelstähle des Supports
12 in Schnittstellung gebracht, sowie die Verriegelungs- und Klemmeinrichtung dieses
Supports betätigt. Der Hobelschlitten 6 fährt nach rechts und hobelt dabei den unteren
Bereich der Blechkante. Dann wird die Werkzeugkassette mit dem gewünschten Flankenwinkel
für die obere Fase der Blechkante am Support 13 durch entsprechende Steuersignale
in Stellung gebracht und bei der Bewegung des Hobelschlittens nach links wird diese
Fase gehobelt. Bei der anschließenden Bewegung des Hobelschlittens wieder nach rechts
wird durch die dafür geeigneten Hobelstähle des Supports 12 noch die untere Fase
der Blechkante gehobelt, womit das gewünschte Kantenprofil fertiggestellt ist. Der
Einsatz der Hobelwerkzeuge kann auch durch eine Programmsteuerung erfolgen, wobei
automatisch ganze Programme ohne Werkzeugwechsel gefahren werden können.
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Ansprüche.$