Samstag, April 02 2011 22: 35

Hobelmaschinen für Holz

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Die Entwicklung stationärer Hobelmaschinen lässt sich bis Anfang des 19. Jahrhunderts zurückverfolgen. Bei den ersten Maschinen dieser Art wurde das Werkstück auf einen Schlitten geklemmt und unter einer horizontalen Welle zugeführt, die mit über die gesamte Arbeitsbreite reichenden Messern ausgestattet war. 1850 wurde in Deutschland eine Hobelmaschine gebaut, bei der das Werkstück über eine Messerwelle geführt wurde, die sich zwischen zwei Tischen befand, die zum Positionieren und Stützen des Werkstücks dienten. Abgesehen von technischen Verbesserungen wurde diese Grundkonstruktion bis heute beibehalten. Eine solche Maschine wird Abrichthobelmaschine oder Abrichtmaschine genannt (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1. Jointer

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In jüngerer Zeit wurden Maschinen entwickelt, um die obere Oberfläche eines Werkstücks mittels einer horizontal rotierenden Messerwelle auf eine vorbestimmte Dicke zu glätten. Der Abstand zwischen dem Schneidkreisdurchmesser und der das Werkstück tragenden Oberfläche des Tisches ist einstellbar. Solche Maschinen werden Einseiten-Dickenhobelmaschinen genannt.

Diese beiden grundlegenden Maschinentypen wurden schließlich zu einer Maschine kombiniert, die sowohl zum Abricht- als auch zum Dickenhobeln eingesetzt werden konnte. Diese Entwicklung endete in Hobelmaschinen für die zwei-, drei- und vierseitige Bearbeitung in einem Durchgang.

Aus Sicht des Arbeitsschutzes wird dringend empfohlen, Maßnahmen zur Absaugung von Holzstaub und -spänen aus der Hobelmaschine zu treffen (z. B. durch Anschluss der Hobelmaschine an eine Staubabsaugung). Stäube von Harthölzern (Eiche, Buche) und Tropenhölzern gelten als besonders gesundheitsgefährdend und müssen abgesaugt werden. Außerdem sollten Maßnahmen zur Verringerung des Geräuschpegels von Hobelmaschinen getroffen werden. In vielen Ländern ist eine automatische Bremse für die Messerwelle vorgeschrieben.

Abrichthobelmaschinen

Eine Abrichthobelmaschine hat einen starren Hauptrahmen, der den Einlauf- und den Auslauftisch trägt. Die Messerwelle befindet sich zwischen den beiden Tischen und ist kugelgelagert. Der Hauptrahmen sollte ergonomisch gestaltet sein (dh er sollte dem Bediener ein bequemes Arbeiten ermöglichen).

Handbetätigte Steuergeräte sollten so installiert werden, dass der Bediener bei der Bedienung nicht in eine Gefahrensituation gerät und die Möglichkeit einer unbeabsichtigten Betätigung minimiert wird.

Die dem Fahrerplatz zugewandte Seite des Hauptrahmens muss frei von hervorstehenden Teilen wie Handrädern, Hebeln usw. sein. Der Tisch links von der Hobelwelle (Auslauftisch) wird normalerweise auf die gleiche Höhe wie der Schneidkreis der Hobelwelle eingestellt. Der Tisch rechts neben der Messerwelle (Einlauftisch) wird niedriger eingestellt als der Auslauftisch, um die gewünschte Schnitttiefe zu erhalten. Ein Kontakt zwischen den Tischlippen und der Messerwelle sollte nicht über den gesamten Einstellbereich der Tische möglich sein. Der Abstand zwischen den Tischschneiden und dem Schneidkreis der Hobelwelle soll jedoch so gering wie möglich sein, um eine gute Auflage des zu hobelnden Werkstücks zu gewährleisten.

Die Hauptoperationen auf einer Abrichthobelmaschine sind Planieren und Kanten. Die Position der Hände auf dem Werkstück ist aus betrieblicher und sicherheitstechnischer Sicht wichtig. Beim Richten sollte das Werkstück mit einer Hand zugeführt werden, mit der anderen Hand wird es zunächst auf dem Einlauftisch festgehalten. Sobald sich eine ausreichende Portion Holz auf dem Ausgabetisch befindet, kann die letztere Hand sicher über den Brückenschutz gehen, um Druck auf den Ausgabetisch auszuüben, und wird von der Beschickungshand gefolgt, um den Beschickungsvorgang abzuschließen. Beim Besäumen sollten die Hände nicht über die Messerwelle gehen, während sie mit dem Holz in Berührung kommen. Ihre Hauptfunktion besteht darin, horizontalen Druck auf das Werkstück auszuüben, um es rechtwinklig zum Anschlag zu halten.

Das von der rotierenden Messerwelle erzeugte Geräusch kann oft das als schädlich für das Gehör angesehene Niveau überschreiten. Maßnahmen zur Reduzierung des Geräuschpegels sind daher erforderlich. Bei Abrichthobelmaschinen haben sich unter anderem folgende Lärmminderungsmaßnahmen bewährt:

  • Einsatz einer „leiseren“ Messerwelle (z. B. runde Form mit minimalem Messerüberstand, spiralförmiges Messer statt geradem Messer, segmentweise rotierende Werkzeuge mit versetztem Schneiden)
  • geschlitzte oder gebohrte Tischlippen (die Anordnung und die Abmessungen der Öffnungen in den Tischlippen müssen so gewählt werden, dass keine Unfallgefahren entstehen; z. B. dürfen Schlitze nicht breiter als 6 mm sein und der Durchmesser der Löcher 6 mm nicht überschreiten )
  • Aerodynamisches Design der Späneleitbleche unterhalb der Tischlippen
  • Reduzierung der Messerwellendrehzahl auf unter 1,000 U/min, sofern die Oberflächengüte des Werkstücks noch zufriedenstellend ist.

 

Eine Geräuschreduzierung von bis zu 12 dBA im Leerlauf und 10 dBA unter Last kann erreicht werden.

Messerwellen sollten einen kreisförmigen Querschnitt haben und die Spanabfuhrnuten und -schlitze sollten so klein wie möglich sein. Die Klingen und Einsätze müssen ordnungsgemäß befestigt werden, vorzugsweise durch Formschlussbefestigung.

Die Messerwelle rotiert im Allgemeinen mit Drehzahlen zwischen 4,500 und 6,000 U/min. Die Durchmesser herkömmlicher Messerwellen variieren von 56 bis 160 mm, ihre Längen (Arbeitsbreiten) von 200 bis 900 mm. Analog zur Kinematik des konventionellen Fräsens setzt sich die mit einer Hobelwelle gehobelte Oberfläche des Werkstücks aus Zykloidenbögen zusammen. Die Oberflächengüte der Werkstücke hängt daher von der Drehzahl und dem Durchmesser der Messerwelle, der Anzahl der Schneidmesser und dem Vorschub des Werkstücks ab.

Es wird empfohlen, Abrichthobelmaschinen mit einer automatischen Bremse für die Messerwelle auszurüsten. Die Bremse sollte aktiviert werden, wenn die Maschine angehalten wird, und die Bremszeit sollte 10 Sekunden nicht überschreiten.

Der Zugang zur Messerwelle auf der Rückseite des Anschlags sollte durch eine Schutzvorrichtung verhindert werden, die entweder am Anschlag oder an der Anschlagstütze angebracht ist. Die Messerwelle vor dem Anschlag sollte durch eine verstellbare Schutzbrücke geschützt werden, die an der Maschine befestigt ist (z. B. am Hauptrahmen auf der Seite des Ausgabetisches) (siehe Abbildung 2). Der Zugang zu den Übertragungselementen sollte durch eine feststehende Schutzeinrichtung verhindert werden.

Abbildung 2. Anschlag und hinterer Messerwellenschutz

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Gefahren

Da sich die Messerwelle entgegen der Vorschubrichtung des Werkstücks dreht, besteht die Gefahr eines Rückschlags. Wenn das Werkstück ausgeworfen wird, können die Hand oder die Finger des Bedieners mit der rotierenden Messerwelle in Kontakt kommen, es sei denn, es wurde ein angemessener Schutz vorgesehen. Auch kommt es häufig vor, dass beim Zuführen des Werkstücks mit gestreckten Fingern die Hand die Messerwelle berührt, anstatt es mit geschlossener Faust nach vorne zu schieben. Nicht ordnungsgemäß befestigte Schneidmesser können durch die Fliehkraft weggeschleudert werden und schwere Verletzungen und/oder Sachschäden verursachen.

Schutzsysteme für Abrichthobelmaschinen

In vielen Ländern verlangt die Gesetzgebung zur Verwendung von Abrichthobelmaschinen, dass die Messerwelle durch ein einstellbares Schutzsystem abgedeckt wird, um einen zufälligen Kontakt der Hand des Bedieners mit der rotierenden Messerwelle zu verhindern.

1938 führte die SUVA einen Hobelschutz ein, der alle Anforderungen der Praxis effizient erfüllte. Im Laufe der Jahre hat sich dieser Schutz nicht nur als Schutzsystem, sondern auch als Hilfsmittel für die meisten Operationen bewährt. Es wird vom holzbearbeitenden Handwerk in der Schweiz gut angenommen und fast alle industriellen Abrichthobelmaschinen sind damit ausgestattet. Die Konstruktionsmerkmale dieser Schutzhaube wurden in den Entwurf der europäischen Norm für Abrichthobelmaschinen aufgenommen. Die Hauptmerkmale dieser Wache sind die folgenden:

  • stark und starr
  • nicht leicht abgelenkt werden, um die Messerwelle freizulegen
  • bleibt unabhängig von der horizontalen oder vertikalen Einstellung immer parallel zur Messerwellenachse
  • ohne Werkzeug horizontal und vertikal einfach verstellbar.

 

Trotzdem kommt es immer wieder zu Unfällen. Diese Unfälle werden hauptsächlich durch nicht richtig eingestellte Schutzvorrichtungen verursacht. Deshalb haben die SUVA-Ingenieure einen Brückenschutz entwickelt, der die Messerwelle vor dem Anschlag automatisch abdeckt und konstant einen definierten Druck auf das Werkstück oder den Anschlag ausübt. Dieser Schutz ist seit 1992 erhältlich.

Die wichtigsten Konstruktionsmerkmale dieser neuen Schutzvorrichtung mit dem Namen „Suvamatic“ sind die folgenden:

  • Vollständiger Schutz der Messerwelle. Die volle Hobelbreite wird durch einen einzigen Brückenschutz abgesichert. Es kann mit einem klappbaren Verriegelungssystem heruntergeklappt werden. Dadurch wird verhindert, dass die Schutzhaube zu weit über die Maschinenfront hinausragt.
  • praktisches Werkstückführungssystem. Das Werkstückführungssystem besteht aus einem Niederhalter und einer Führung für das Werkstück. Beide werden an der Spitze des Schutzes angebracht. Letzterer kann geneigt werden, um das Werkstück sowohl beim Planen als auch beim Kanten zu führen.
  • Druckanwendung zur Unterstützung der Arbeit. Beim Einkanten übt der Wächter Druck in Richtung Anschlag aus. Nach dem Besäumen deckt es automatisch die volle Länge der Messerwelle vor dem Anschlag ab.
  • automatisches Heben und Senken der Schutzhaube. Zum Planieren wird die Schutzhaube von der Werkstückführung angehoben. Nach dem Abflachen senkt es sich automatisch ab, um die Messerwelle abzudecken.
  • Guard kann für Batch-Jobs in Position arretiert werden. Für Batch-Jobs kann die Schutzvorrichtung in vertikaler Position arretiert werden, um sie gerade an die Dicke des Werkstücks anzupassen. Der Schutz kehrt nach dem Herunterdrücken automatisch in diese voreingestellte Position zurück.
  • passt auf alle Maschinen. Der Schutz kann an allen Abrichthobelmaschinen und kombinierten Abricht- und Dickenhobelmaschinen montiert werden.

 

Einseitige Dickenhobelmaschinen

Der Hauptrahmen einer einseitigen Dickenhobelmaschine beherbergt Messerwelle, Dickenhobeltisch und Vorschubelemente.

Nachdem das Werkstück auf einer Abrichthobelmaschine geglättet und besäumt wurde, wird es auf der Dickenhobelmaschine auf die gewünschte Dicke gehobelt. Anders als bei einer Abrichthobelmaschine befindet sich die Hobelwelle einer Dickenhobelmaschine über dem Abrichttisch und das Werkstück wird nicht mehr von Hand, sondern mechanisch über Vorschubrollen zugeführt. Die Einzugswalzen werden entweder von einem separaten Motor (ca. 1 kW) oder über ein Untersetzungsgetriebe angetrieben, das seine Energie vom Messerwellenmotor erhält. Bei separatem Antrieb bleibt der Vorschub konstant, bei Kraftübertragung vom Messerwellenmotor variiert der Vorschub je nach Messerwellendrehzahl. Üblich sind Vorschübe zwischen 4 und 35 m/min.

Zwei gefederte Vorschubrollen liegen auf der Werkstückoberseite auf. Die Vorschubrolle vor der Messerwelle ist für besseren Halt am Werkstück gerillt; Die Einzugswalze am Auslaufende der Messerwelle ist glatt. Ein neben der Messerwelle angeordneter Ein- und Auslaufdruckbalken drücken das Werkstück auf den Tisch und sorgen so für einen sauberen und gleichmäßigen Schnitt. Die Ausführung und Anordnung der Einzugswalzen und Druckleisten sollte so sein, dass ein Kontakt mit der rotierenden Messerwelle ausgeschlossen ist.

Teilbare Vorschubwalzen und Druckleisten ermöglichen die gleichzeitige Bearbeitung von zwei oder mehr Werkstücken mit geringfügig unterschiedlicher Dicke. Aus Sicht der Unfallverhütung sind geteilte Einzugswalzen und Druckleisten unerlässlich. Die Breite des einzelnen Einzugswalzen- oder Druckbalkenabschnitts sollte 50 mm nicht überschreiten.

Im Tisch sind zwei Leerlaufrollen angeordnet. Sie sollen den Durchgang des Werkstücks über den Tisch erleichtern.

Die Oberfläche des Tisches muss eine Ebene sein, die frei von Schlitzen oder Löchern ist. Es sind Unfälle aufgetreten, bei denen die Finger eines Bedieners zwischen Öffnungen und dem Werkstück eingeklemmt wurden. Die vertikale Einstellung des Tisches kann manuell oder kraftunterstützt erfolgen. Ein mechanischer Endanschlag sollte jeglichen Kontakt des Tisches mit der Messerwelle oder den Vorschubrollen verhindern. Es muss darauf geachtet werden, dass die Höhenverstellung den Tisch stabil hält.

Um das Zuführen übergroßer Werkstücke zu verhindern, befindet sich auf der Einlaufseite der Maschine eine Vorrichtung (z. B. eine feste Stange oder ein fester Balken), die die maximale Werkstückhöhe begrenzt. Eine maximale Höhe von 250 mm zwischen der Tischoberfläche in der niedrigsten Position und der oben genannten Sicherheitsvorrichtung wird selten überschritten. Die übliche Arbeitsbreite variiert zwischen 315 und 800 mm (bei Sondermaschinen kann diese Breite bis zu 1,300 mm betragen).

Der Hobelwellendurchmesser variiert im Allgemeinen zwischen 80 und 160 mm. Normalerweise sind vier Messer an der Messerwelle angebracht. Die Messerwelle rotiert mit Drehzahlen zwischen 4,000 und 6,000 U/min und ihre Eingangsleistung variiert zwischen 4 und 20 kW. Die maximale Schnitttiefe beträgt 10 bis 12 mm.

Um die Rückschlaggefahr zu minimieren, sollten Einseiten-Dickenhobelmaschinen mit einer Rückschlagsicherung ausgestattet sein, die die gesamte Arbeitsbreite der Maschine abdeckt. Diese Rückschlagsicherung besteht in der Regel aus mehreren an einer Stange angeordneten Rillenelementen. Das einzelne Element ist zwischen 8 und 15 mm breit und fällt durch sein Eigengewicht in die Ruhelage. Der tiefste Punkt des einzelnen Rillenelementes soll in Ruhestellung 3 mm unterhalb des Schneidkreises der Messerwelle liegen. Die Rillenelemente sollten aus einem Material (vorzugsweise Stahl) mit einer Rückstellkraft von 15 J/cm bestehen2 und einer Oberflächenhärte von 100 HB.

Bei einseitigen Dickenhobelmaschinen haben sich folgende Lärmminderungsmaßnahmen bewährt:

  • Verwendung einer „leise“ Messerwelle (wie sie für Abrichthobelmaschinen empfohlen wird)
  • aerodynamisches Design der Druckleisten und der Späneabsaughaube
  • Reduzierung der Messerwellengeschwindigkeit
  • teilweise oder vollständige Einhausung der Maschine (tunnelartige Gestaltung der Ein- und Auslauföffnung mit schalldämmendem Material auf der der Lärmquelle zugewandten Fläche)

 

Eine Geräuschreduzierung von bis zu 20 dBA kann durch eine gut konstruierte vollständige Einhausung erreicht werden.

Gefahren

Hauptunfallursache bei einseitigen Dickenhobelmaschinen ist der Rückschlag des Werkstücks. Kickback kann aus folgenden Gründen auftreten:

  • schlechte Wartung der Rückschlagsicherung (die einzelnen Elemente fallen möglicherweise nicht durch ihr Eigengewicht frei, sondern verkleben durch Staubansammlung; die Rillen in den Elementen können verharzt, stumpf oder falsch nachgeschliffen sein)
  • schlechte Wartung der Sektionsvorschubwalzen und Druckleisten (z. B. verharzte oder rostige Sektionen)
  • ungenügende Federkraft der Vorschubrollen und Druckleisten, wenn mehrere Stücke mit ungleichmäßiger Dicke gleichzeitig zugeführt werden.

 

Typische Ursachen für andere Unfälle sind:

  • Berührung der Hand mit der rotierenden Messerwelle beim Entfernen von Spänen und Staub vom Tisch von Hand statt mit einem Holzstock oder Rechen
  • Auswurf der Messerwelle durch falsche Befestigung.

 

Kombinierte Abricht- und Dickenhobelmaschinen

Der Aufbau und die Funktionsweise von kombinierten Maschinen (siehe Abbildung 3) ähneln denen der oben beschriebenen Einzelmaschinen. Das Gleiche gilt für Vorschübe, Motorleistung, Tisch- und Walzeneinstellungen. Zum Dickenhobeln werden die Abrichttische entweder weggezogen, heruntergeklappt oder seitlich angehoben, wodurch die Messerwelle freigelegt wird, die durch eine Späneabsaughaube verdeckt ist, um den Zugriff zu verhindern begrenzt (dh in Fällen, in denen die Installation von zwei einzelnen Maschinen unmöglich oder unrentabel ist).

Abbildung 3. Kombinierter Abricht- und Dickenhobel

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Das Umrüsten von einer Operation zur anderen ist oft zeitraubend und kann lästig sein, wenn nur wenige Teile bearbeitet werden müssen. Außerdem kann die Maschine normalerweise nur von einer Person gleichzeitig bedient werden. Seit 1992 wurden jedoch Maschinen auf den Markt gebracht, bei denen ein Simultanbetrieb (Abricht- und Dickenhobeln gleichzeitig) möglich ist.

Die Gefahren von kombinierten Maschinen sind weitgehend identisch mit den Gefahren, die für die einzelnen Maschinen aufgeführt sind.

 

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Lesen Sie mehr 39742 mal Zuletzt geändert am Samstag, 30. Juli 2022 21:40

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