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Dokumentenidentifikation DE4019671A1 09.01.1992
Titel Werkzeughalter für Werkzeugmaschinen
Anmelder Wellach, Peter, 5810 Witten, DE;
Wellach, Adolf, 4422 Ahaus, DE
Erfinder Wellach, Peter, 5810 Witten, DE;
Wellach, Adolf, 4422 Ahaus, DE
Vertreter Zenz, J., Dipl.-Ing., 4300 Essen; Helber, F., Dipl.-Ing., 6144 Zwingenberg; Hosbach, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 4300 Essen
DE-Anmeldedatum 22.06.1990
DE-Aktenzeichen 4019671
Offenlegungstag 09.01.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.01.1992
IPC-Hauptklasse B23B 31/08
Zusammenfassung Der Werkzeughalter weist einen maschinenseitigen und einen werkzeugseitigen Halterteil (1, 2) auf, die durch eine Kupplungseinrichtung (3) mit radialem Spiel drehfest miteinander verbunden sind. Die Kupplungseinrichtung ist mit einer radial bewegbaren Kupplungsscheibe (9) versehen, die zwei senkrecht zueinander verlaufende Paare von radialen Schlitzen aufweist. In das eine Schlitzpaar greifen axiale Mitnehmer (10) des einen Halterteils (2) und in das andere Paar axiale Mitnehmer (11) des anderen Halterteils (1) ein. Werkzeugseitig stützt sich die Kupplungsscheibe gegen den Halterteil (2) ab, während sie maschinenseitig an einem Zwischenbauteil (13) anliegt, welches gegenüber dem Halterteil (1) winkelverstellbar ist, und zwar unter Zwischenschaltung eines elastischen Elements (14).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter für Werkzeugmaschinen mit einem maschinenseitigen und einem werkzeugseitigen Halterteil und mit einer die Halterteile mit radialem Spiel drehfest miteinander verbindenden Kupplungseinrichtung, die in Axialrichtung beidseitig abgestützt ist und eine radial bewegbare Kupplungsscheibe mit mindestens zwei senkrecht zueinander verlaufenden radialen Schlitzen aufweist, wobei in den einen Schlitz ein axialer Mitnehmer des einen Halterteils und in den anderen Schlitz ein axialer Mitnehmer des anderen Halterteils eingreift.

Bei derartigen aus der Praxis bekannten Werkzeughaltern dient die Kupplungseinrichtung, die auch unter der Bezeichnung Oldham-Kupplung läuft, dazu, einen Achsversatz zwischen dem Werkzeug und einer zu bearbeitenden Werkstückbohrung auszugleichen, und zwar unter Ausnutzung des von der Kupplungseinrichtung gewährleisteten radialen Spiels zwischen dem an der Werkzeugmaschine befestigten Halterteil und dem das Werkzeug aufnehmenden Halterteil.

Derartige Werkzeughalter haben sich in der Praxis durchgesetzt. Dennoch erscheinen sie als verbesserungsbedürftig, und zwar im Hinblick darauf, daß ein Winkelversatz zwischen dem Werkzeug und der zu bearbeitenden Werkstückbohrung nicht ausgeglichen werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und den Werkzeughalter der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß zusätzlich zu einem etwaigen Achsversatz auch ein Winkelversatz zwischen dem Werkzeug und der zu bearbeitenden Werkstückbohrung kompensiert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Werkzeughalter nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung in Axialrichtung mindestens zur einen Seite gegen ein Zwischenbauteil abgestützt ist, welches winkelverstellbar an dem zugehörigen Halterteil angeordnet ist.

Im Gegensatz zu den bisher eingesetzten Werkzeughaltern, bei denen sich die Kupplungseinrichtung direkt an den beiden Halterteilen abstützt, wird erfindungsgemäß mindestens zum einen Halterteil hin ein Zwischenbauteil verwendet, welches einerseits die Funktion der Kupplungseinrichtung als Achsversatzausgleich aufrechterhält und andererseits eine Winkelverstellbarkeit der Kupplungseinrichtung gegenüber dem zugehörigen Halterteil gewährleistet und damit den angestrebten Ausgleich eines etwaigen Winkelversatzes ermöglicht. Die letztgenannte Funktion wird also erfüllt, ohne daß damit die bisher gegebene Funktion beeinträchtigt würde.

Im Regelfalle wird der Werkzeughalter drehfest gehalten, während das Werkstück umläuft. Sofern die zu bearbeitende Bohrung in der Drehachse des Werkstücks liegt und diese Drehachse gegenüber dem Werkzeug winkelversetzt ist, kommt es lediglich zu einer entsprechenden Schrägstellung des Werkzeuges. Fluchtet hingegen die Bohrung nicht mir der Drehachse des Werkstücks, so wird das Werkzeug zu zyklischen Pendelbewegungen gezwungen. Letzteres ergibt sich - unter Voraussetzung eines Winkelversatzes - immer auch dann, wenn das Werkstück drehfest gehalten wird, während der Werkzeughalter umläuft. Der erfindungsgemäße Werkzeughalter ist in der Lage, nicht nur eine Verkantung des Werkzeugs zuzulassen, sondern auch dessen zyklische Pendelbewegungen zu ermöglichen.

Die Erfindung ermöglicht eine präzisere Fertigung und vermindert die auf den Werkzeughalter einwirkenden Belastungen.

In der Regel wird es ausreichen, einen Winkelversatz zwischen der Kupplungseinrichtung und lediglich einem der beiden Halterteile vorzusehen. Unter Umständen jedoch kann es auch vorteilhaft sein, die Kupplungseinrichtung zu beiden Halterteilen hin winkelverstellbar abzustützen.

Grundsätzlich umfaßt die Erfindung sämtliche konstruktiven Möglichkeiten einer Winkelverstellbarkeit zwischen dem Zwischenbauteil und dem zugeordneten Halterteil.

Als ganz besonders vorteilhaft allerdings hat sich ein zwischen dem Zwischenbauteil und dem zugehörigen Halterteil angeordnetes Pendel-Kugellager erwiesen. Das Pendel-Kugellager arbeitet praktisch verschleißfrei und äußerst reibungsarm, was insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn zyklische Pendelbewegungen gegebenenfalls sogar bei hohen Drehzahlen aufgenommen werden müssen.

Konstruktiv wesentlich anspruchsloser und insoweit vorteilhafter ist erfindungsgemäß ein zwischen dem Zwischenbauteil und dem zugehörigen Halterteil angeordnetes elastisches Element.

In beiden Fällen ist das Zwischenbauteil vorzugsweise als axiale Hülse mit im wesentlichen radialer Stützfläche für die Kupplungseinrichtung ausgebildet. Im Falle eines Pendel-Kugellagers erstreckt sich die Hülse in letzteres hinein und stützt sich an dessen Innenring ab. Alternativ wird die Hülse von einer Ausnehmung des zugehörigen Halterteils aufgenommen, wobei das vorzugsweise als Ringscheibe ausgebildete elastische Element gleichzeitig die axiale Abstützung des Zwischenbauteils darstellt.

Nach einem weiteren besonders vorteilhaften Merkmal der Erfindung weist das Zwischenbauteil eine teilsphärische Fläche auf, die gegen eine dem zugehörigen Halterteil zugeordnete komplementäre teilsphärische Fläche abgestützt ist. Diese Konstruktion ist einerseits einfach im Aufbau und andererseits praktisch verschleißfrei und reibungsarm. Dabei schlägt die Erfindung aus Gründen der Herstellungstechnik und der Materialwahl vor, daß die dem zugehörigen Halterteil zugeordnete komplementäre teilsphärische Fläche an einem mit diesem Halterteil verbundenen Ring ausgebildet ist.

Die Erfindung ist anwendbar auf Kupplungseinrichtungen, bei denen die Kupplungsscheibe unter Zwischenschaltung von Wälzelementen in Axialrichtung abgestützt ist oder auch als Lagerkäfig von die Abstützung übernehmenden Wälzelementen dient. Nach einem besonders vorteilhaften Merkmal hingegen ist die Kupplungsscheibe mit achssenkrechten, planparallelen Gleitflächen gegen entsprechende Gegenfläche abgestützt. Dies gewährleistete auch für die Achsversatzfunktion der Kupplungseinrichtung optimale Gegebenheiten.

Als erfindungswesentlich offenbart gelten auch solche Kombinationen der erfindungsgemäßen Merkmale, die von den obigen Verknüpfungen abweichen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt eines Werkzeughalters nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt entsprechend Fig. 1 durch eine erste abgewandelte Ausführungsform;

Fig. 3 einen Schnitt entsprechend Fig. 1 und 2 durch eine zweite abgewandelte Ausführungsform.

Der erfindungsgemäße Werkzeughalter nach Fig. 1 weist einen maschinenseitigen Halterteil 1 auf, der drehfest in eine Werkzeugmaschine eingespannt werden kann. Ferner ist ein werkzeugseitiger Halterteil 2 vorgesehen, der zur Aufnahme eines Werkzeugs dient. Mit letzterem wird eine Bohrung eines auf der Werkzeugmaschine aufgespannten, umlaufenden Werkstücks bearbeitet. Das Werkzeug kann von beliebiger Art sein. Beispielsweise kann es sich um eine Reibahle oder einen Gewindeschneider handeln.

Zwischen den Halterteilen 1 und 2 ist eine Kupplungseinrichtung 3 angeordnet, die die Halterteile drehfest miteinander verbindet und einen radialen Achsversatz des Halterteilts 2 gegenüber dem Halterteil 1 zuläßt. Die Kupplungseinrichtung 3 ist von einer Hülse 4 umgeben, welche mit dem Halterteil 1 verschraubt ist und den Halterteil 2 mit Radialspiel umgibt. Ein Dichtring 5 bildet einen werkstückseitigen Abschluß der Anordnung. Ferner ist ein Seegerring 6 vorgesehen, der ein Herausziehen des Halterteils 2 verhindert, und zwar unter Zwischenschaltung einer Paßscheibe 7 und einer elastischen Scheibe 8.

Die Kupplungseinrichtung 3 weist eine radial verschiebbare Kupplungsscheibe 9 auf, die mit zwei senkrecht zueinander verlaufenden Paaren von radialen Schlitzen versehen ist. Diesbezüglich zeigt der obere Teil von Fig. 1 einen Schnitt, der um 90° gegenüber dem des unteren Teils versetzt ist. In das eine Paar von radialen Schlitzen greifen axiale Mitnehmer 10 ein, die aus dem Halterteil 2 vorspringen, siehe die obere Hälfte von Fig. 1. In die um 90° versetzten Schlitze greifen axiale Mitnehmer 11 ein, die aus dem Halterteil 1 vorspringen, siehe die untere Hälfte von Fig. 1. Zur Verminderung der Reibungswiderstände gegenüber der Kupplungsscheibe 9 sind die Mitnehmer 10 bzw. 11 von Hülsen 12 umgeben. Die dargestellte Konstruktion der Kupplungseinrichtung 3 ermöglicht dem Halterteil 2 gegenüber dem Halterteil 1 in beliebiger Richtung ein radiales Spiel, welches durch die Hülse 4 begrenzt wird.

Die Kupplungsscheibe 9 weist achssenkrechte planparallele Gleitflächen auf und stützt sich einerseits gegen eine entsprechende Gegenfläche des Halterteils 2 und andererseits gegen eine entsprechende Gegenfläche eines Zwischenbauteils 13 ab. Letzteres ist hülsenförmig ausgebildet und greift mit Spiel in eine entsprechende axiale Ausnehmung des Halterteils 1 ein. Zwischen dem Zwischenbauteil 13 und dem Halterteil 1 ist ein elastisches Element 14 in Form einer Ringscheibe vorgesehen. Aufgrund seiner Elastizität ermöglicht das Element 14 eine Winkelverstellbarkeit des Zwischenbauteils 13 und damit der Kupplungseinrichtung 3 sowie des Halterteils 2 relativ zum Halterteil 1. Diese Winkelverstellbarkeit gestattet dem Werkzeug nicht nur eine Schrägstellung, sondern auch zyklische Pendelbewegungen. Der Ausgleich des radialen Achsversatzes wird dadurch nicht behindert. Somit führt die Erfindung zu einer Erhöhung der Bearbeitungsgenauigkeit und zu einer Verminderung der auf den Werkzeughalter einwirkenden Belastungen.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß anstelle des elastischen Elementes 13 ein Pendel-Kugellager 15 vorgesehen ist, über das sich das Zwischenbauteil 13 winkelverstellbar gegen den Halterteil 1 abstützt.

Nach Fig. 3 weist das Zwischenbauteil 13 eine teilsphärische Fläche auf, die gegen eine komplementäre teilsphärische Fläche abgestützt ist. Letztere ist an einem Ring 16 ausgebildet, der mit dem Halterteil 1 verbunden ist. Im übrigen ist in die Hülse 4 anstelle des Seegerringes und der Paßscheibe eine Halte- und Einstellmutter 17 eingeschraubt, mit der das sphärische "Lager" und gleichzeitig auch die Kupplungseinrichtung 3 justiert werden können.

In jedem Falle bildet das Zwischenbauteil 13 die dem Halterteil 1 zugeordnete Gegenfläche für die entsprechende Gleitfläche der Kupplungsscheibe 9 und überträgt die axiale Vorschubkraft auf den Halterteil 1, wobei als zusätzliche Funktion erfindungsgemäß die der Winkelverstellung hinzutritt.

Im Rahmen der Erfindung sind durchaus Abwandlungsmöglichkeiten gegeben. So kann die Kupplungsscheibe anstelle von Gleitflächen mit Wälzkörpern versehen sein, die die Bewegbarkeit der Kupplungsscheibe sicherstellen und zur Übertragung der Vorschubkräfte dienen. Ferner kann die Anordnung derart in Axialrichtung umgekehrt werden, daß das Zwischenbauteil werkzeugseitig angeordnet ist, d. h., zwischen der Kupplungseinrichtung und dem Halterteil 2 sitzt. In diesem Falle nimmt die Kupplungseinrichtung nicht an der Winkelverstellung des Werkzeugs teil. Gleichermaßen ist eine Anordnung möglich, bei der die Kupplungseinrichtung gleichzeitig sowohl gegenüber dem Halterteil 1 als auch gegenüber dem Halterteil 2 winkelverstellbar ist. Bezüglich der Ausführungsform nach Fig. 1 besteht eine weitere Variante darin, daß sich das elastische Element auch über den Hülsenabschnitt des Zwischenbauteils erstreckt. Sämtliche Gleitflächen können mit entsprechenden Beschichtungen versehen sein. Auch kann eine Beschickung mit einem Schmiermittel erfolgen. Ferner kann die Halte- und Einstellmutter gemäß Fig. 3 anstelle des Seegerringes und der Paßscheibe gemäß Fig. 1 und 2 verwendet werden, und umgekehrt.


Anspruch[de]
  1. 1. Werkzeughalter für Werkzeugmaschinen mit einem maschinenseitigen und einem werkzeugseitigen Halterteil (1, 2) und mit einer die Halterteile mit radialen Spiel drehfest miteinander verbindenden Kupplungseinrichtung (3) die in Axialrichtung beidseitig abgestützt ist und eine radial bewegbare Kupplungsscheibe (9) mit mindestens zwei senkrecht zueinander verlaufenden radialen Schlitzen aufweist, wobei in den einen Schlitz ein axialer Mitnehmer (10) des einen Halterteils (2) und in den anderen Schlitz ein axialer Mitnehmer (11) des anderen Halterteils (1) eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung (3) in Axialrichtung mindestens zur einen Seite gegen ein Zwischenbauteil (13) abgestützt ist, welches winkelverstellbar an dem zugehörigen Halterteil (1) angeordnet ist.
  2. 2. Werkzeughalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein zwischen dem Zwischenbauteil (13) und dem zugehörigen Halterteil (1) angeordnetes Pendel-Kugellager (15).
  3. 3. Werkzeughalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein zwischen dem Zwischenbauteil (13) und dem zugehörigen Halterteil (1) angeordnetes elastisches Element (14).
  4. 4. Werkzeughalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenbauteil (13) als axiale Hülse mit im wesentlichen radialer Stützfläche für die Kupplungseinrichtung (3) ausgebildet ist.
  5. 5. Werkzeughalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (13) als Ringscheibe ausgebildet ist.
  6. 6. Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenbauteil (13) eine teilsphärische Fläche aufweist, die gegen eine dem zugehörigen Halterteil (1) zugeordnete komplementäre teilsphärische Fläche abgestützt ist.
  7. 7. Werkzeughalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dem zugehörigen Halterteil (1) zugeordnete komplementäre teilsphärische Fläche an einem mit diesem Halterteil verbundenen Ring (16) ausgebildet ist.
  8. 8. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsscheibe (9) mit achssenkrechten, planparallelen Gleitflächen gegen entsprechende Gegenfläche abgestützt ist.






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