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Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft einen Bohr- bzw. Fräskopf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 Insbesondere ist dieser Bohr- bzw. Fräskopf für Maschinen geeignet, die zur Herstellung von Feinstrukturen dienen, wie Leiterplattenfräsmaschinen und Graviermaschinen.

Bekannt ist, bei den gattungsgemäßen Bohr- oder Fräsköpfen zum Wechseln des Werkzeugs eine Spannzangen-Betätigungsstange vorzusehen, die durch eine hohle Antriebswelle des Motors bzw. des Bohr- oder Fräskopfes hindurchgeführt ist und über eine Verzahnung mit der Spannzange in Eingriff steht. Zum Öffnen der Spannzange wird die Betätigungsstange entweder manuell über einen oberhalb des Motors befindlichen handbetätigten Knauf oder pneumatisch, in Richtung der Spannzange geschoben, wodurch die Spannzange gedreht, d. h. verschraubt, und somit geöffnet wird. Der Motor muß dazu jedoch vorher ausgeschaltet werden. Wenn dies vergessen wird, kommt es zu einer Beschädigung des Bohr- bzw. Fräskopfes, da dann die nicht rotierende Betätigungsstange und die rotierende Spannzange zusammengeführt werden. Es kann dann sogar passieren, daß die Spannzange sich vollständig vom Bohr- bzw. Fräskopf löst und damit eine Verletzungsgefahr für Personen entsteht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Bohr- bzw. Fräskopf zur Verfügung zu stellen, bei dem beim Wechseln des Werkzeugs keine Beschädigung des Bohr- bzw. Fräskopfes und keine Verletzungsgefahr auftreten kann, wenn übersehen wurde, vorher den Motor abzuschalten und somit die Bedienung zu vereinfachen und sicherer zu gestalten.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.

Dadurch, daß die Spannzange durch axiales Verschieben gegenüber einer Spannhülse geöffnet wird und die dazu erforderliche Kraft über eine Reibkupplung übertragen wird, ist ausgeschlossen, daß eine versehentlich noch rotierende Spannzange beim Öffnen mit einem nicht rotierenden Teil in formschlüssigen Eingriff gelangt. Die axiale Schubkraft wird vielmehr über die Reibkupplung kraftschlüssig auf die Spannzange bzw. die Welle übertragen, mit der die Spannzange fest verbunden ist.

Vorzugsweise besteht die Reibkupplung aus einem axial und relativ zur Welle bewegbaren Teil und einem axial verschiebbaren, fest mit der Welle verbundenen Teil, wobei die beiden Teile zueinander konforme Flächen aufweisen, die beim Betätigen des Schnellwechselmechanismus in Kontakt gelangen. Dabei ist vorgesehen, daß die beiden Teile werkzeugseitig gegen die Kraft jeweils einer Feder abgestützt sind. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die beiden Teile im Ruhezustand einen Abstand voneinander aufweisen und beim Zusammenführen, in dem Fall, daß sich das fest mit der Welle verbundene Teil dreht, nur eine Reibung zwischen den Flächen auftritt, die nicht zu einer Beschädigung des Bohr- bzw. Fräskopfes führt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das relativ zur Welle bewegbare Teil zylinderförmig und konzentrisch zur Welle angeordnet und weist am motorseitigen Ende eine ringförmige Schulter auf. Das fest mit der Welle verbundene Teil ist eine Manschette mit einem umlaufenden Ansatz. Die konformen Flächen sind an der ringförmigen Schulter und dem umlaufenden Ansatz plan und vertikal zur Welle ausgebildet.

Der Schnellwechselmechanismus kann manuell über eine Handhabe betätigbar sein. Dabei kann auch vorgesehen sein, daß die Handhabe in der Stellung, in der die Spannzange geöffnet ist, arretierbar ist. Dies hat den Vorteil, daß der Operateur beide Hände frei hat, zum Handhaben des Bohr- bzw. Fräswerkzeuges. Beim Stand der Technik muß hingegen bei manueller Betätigung des Schnellwechselmechanismus der Betätigungsknauf während des gesamten Auswechselvorganges gedrückt bleiben.

Die Handhabe kann zum Beispiel ein Hebel sein, der einen Griffabschnitt und einen innerhalb eines Gehäuses des Bohr- bzw. Fräskopfes angeordneten Funktionsabschnitt aufweist. Dabei ist vorgesehen, daß dieser Funktionsabschnitt des Hebels in Ruhestellung einen spitzen Winkel zu einer Horizontalebene und in Betätigungsstellung einen rechten Winkel mit der Welle einnimmt und außerdem motorseitig gegen eine unbewegliche Fläche des Bohr- bzw. Fräskopfes und werkzeugseitig gegen das relativ zur Welle bewegbare Teil anliegt. Der Funktionsabschnitt des Hebels weist in der Betätigungsstellung in Axialrichtung eine größere maximale Ausdehnung auf, als in der Ruhestellung. Dadurch wird erreicht, daß durch das Bewegen des Hebels aus seiner Ruhestellung in seine Betätigungsstellung das relativ zur Welle bewegbare Teil der Reibkupplung zum werkzeugseitigen Ende des Bohr- bzw. Fräskopfes hin verschoben wird und dabei, wie unten näher beschrieben wird, die Welle bzw. die Spannzange mitverschoben wird, um so das Öffnen der Spannzange zu bewirken.

Der Funktionsabschnitt des Hebels ist vorzugsweise ringförmig und konzentrisch zur Welle angeordnet. Wenn der Außendurchmesser des Funktionsabschnittes gleich dem Innendurchmesser des Gehäuses ist und die Außenseite des Funktionsabschnittes konvex gewölbt ist, kann erreicht werden, daß dieser in jeder Lage entlang seines gesamten Umfangs gegen das Gehäuse des Bohr- bzw. Fräskopfes anliegt, abgesehen von einem Bereich, in dem der Griffabschnitt ansetzt. Auf diese Weise ist erreicht, daß der Hebel nur in seiner Winkelstellung zur Welle verändert und gegebenenfalls zur Arretierung geringfügig um die Axialrichtung des Bohr- und Fräskopfes gedreht werden kann, darüber hinaus aber festliegt. Der Griffabschnitt ragt durch eine Öffnung des Gehäuses.

Die in Abhängigkeit von seiner Stellung veränderbare maximale Ausdehnung des Funktionsabschnittes in Axialrichtung wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß auf dem Funktionsabschnitt des Hebels, werkzeugseitig in der zur Längsachse des Hebels senkrechten Ebene, in der in Betätigungsstellung des Hebels die Welle liegt, beidseitig der Welle jeweils eine Nocke und motorseitig eine weitere Nocke, gegenüberliegend von dem Griffteil des Hebels angeordnet ist. Die beiden werkzeugseitigen Nocken und die motorseitige Nocke sind somit um 90° versetzt angeordnet. Daher weist der Funktionsabschnitt in horizontaler Lage, also in Betätigungsstellung, eine größere axiale Ausdehnung auf, als in der geneigten Lage der Ruhestellung.

Die beiden werkzeugseitigen Nocken drücken beim Bewegen des Hebels aus seiner Ruhestellung in seine Betätigungsstellung gegen eine Anschlagfläche des in Axialrichtung relativ zur Welle bewegbaren Teiles. Dieses bewegt sich dann gegen die fest mit der Welle verbundene Manschette. Durch Betätigung des Hebels wird somit die Welle zum werkzeugseitigen Ende des Bohr- und Fräskopfes hin verschoben. Mit der Welle wird auch die Spannzange relativ zu der Spannhülse verschoben. Dadurch öffnet sich die Spannzange, deren Greifarme im Endabschnitt der Spannhülse gegen eine sich in Axialrichtung zum Motor hin konisch verjüngende Innenfläche der Spannhülse anliegen.

Der Schnellwechselmechanismus kann auch pneumatisch betätigbar sein.

Es kann vorgesehen sein, daß, um eine einfache Trennung von Motor und Bohr- bzw. Fräskopf zu ermöglichen, eine Antriebswelle des Motors und die Welle des Bohr- bzw. Fräskopfes über eine Kupplung miteinander verbunden sind. Vorzugsweise handelt es sich bei dieser Kupplung um eine elastische Kupplung, damit Schwingungen in Axialrichtung aufgefangen werden.

Bei Bedarf kann der Bohr- bzw. Fräskopf über die Kupplungsscheibe sehr einfach mit unterschiedlichen Motoren verbunden werden. Es ergibt sich eine modulare Bauweise eines Bohr- bzw. Fräskopfes, der eine völlig selbständige Einheit mit dem Mechanismus für einen schnellen und sicheren Werkzeugwechsel darstellt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1, eine Schnittansicht des Bohr- bzw. Fräskopfes;

Fig. 2, eine Schnittansicht des Gehäuses des Bohr- bzw. Fräskopfes, das eine Arretiervorrichtung einer Handhabe für den Schnellwechselmechanismus aufweist.

Ein Bohr- bzw. Fräskopf 1 weist ein Gehäuse 2 mit einem Flanschteil 3 auf, über das ein Motor 3a angeschlossen werden kann. Auf einer Antriebswelle 4 des Motors ist ein Aufsatz 5 befestigt, der eine elastische Kupplungsscheibe 6 enthält. Der Kupplungsscheibe 6 liegt ein auf einer Antriebswelle 7 des Bohr- bzw. Fräskopfes 1 befestigter tellerartiger Aufsatz 8 gegenüber, der zusammen mit dem Aufsatz 5 der Motorantriebswelle 4 und zwei Verbindungsstiften 9 und 10 eine Kupplung zwischen den Antriebswellen 4 und 7 des Motors 3a und des Bohr- bzw. Fräskopfes 1 bildet. Die Verbindungsstifte 9 und 10 sind in dem Aufsatz 8 der Welle 7 des Bohr- bzw. Fräskopfes 1 befestigt und greifen in Vertiefungen 11 und 12 der Kupplungsscheibe 6 ein.

Ferner weist der Bohr- bzw. Fräskopf 1 einen Hebel 13 mit einem innerhalb des Gehäuses 2 angeordneten Funktionsabschnitt 14 und einem aus dem Gehäuse 2 herausragenden Griffabschnitt 15 auf. Der Funktionsabschnitt 14 ist ringförmig und konzentrisch zur Welle 7 des Bohr- und Fräskopfes 1. Ferner weist der Funktionsabschnitt 14 einen solchen Durchmesser auf und ist an der Außenseite derart konvex gewölbt, daß er in jeder Lage bis auf einen Bereich, in dem der Griffabschnitt 15 ansetzt, entlang des gesamten Umfangs gegen das Gehäuse 2 des Bohr- bzw. Fräskopfes 1 an liegt. Auf der dem Motor 3a zugewandten Seite des Funktionsabschnittes 14 ist eine Nocke 16 angeordnet. Auf der gegenüberliegenden Seite des Funktionsabschnittes 14 sind zwei weitere Nocken 17 angeordnet, von denen nur eine gezeigt ist. Diese beiden Nocken 17 liegen in der um 90° zur Schnittebene um die Welle 7 gedrehten Ebene. Motorseitig liegt der Funktionsabschnitt 14 gegen einen festliegenden Ring 18 an, werkzeugseitig gegen ein zylinderförmiges, in Axialrichtung bewegbares Teil 19, das werkzeugseitig durch eine Feder 20 gegen einen Vorsprung 21 des Gehäuses 2 abgestützt ist. An dem dem Motor 3a zugewandten Ende weist das Teil 19 eine ringförmige Schulter 22 auf, die einen rechten Winkel mit der Wandung des Teils 19 einnimmt.

Eine Manschette 23 mit einem umlaufenden Ansatz 24 ist fest mit der Welle 7 verbunden. Der Ansatz 24 ist parallel zu der Schulter 22 ausgerichtet und so dimensioniert, daß die sich gegenüberliegenden planen Flächen der Schulter 22 und des Ansatzes 24 bei einer Verschiebung des Teiles 19 zum werkzeugseitigen Ende des Bohr- und Fräskopfes in Kontakt gelangen. Die Manschette 23 ist werkzeugseitig durch eine Feder 25 gegen eine Spannhülse 26 abgestützt. Die Spannhülse 26 umschließt einen Abschnitt der Welle 7 und, bis auf einen kleinen Endbereich, eine gesamte Spannzange 27, in die die Welle 7 übergeht. Ein quer durch die Welle 7 hindurch verlaufender Stift 28 ragt beidseitig der Welle 7 in jeweils ein parallel zur Welle 7 verlaufendes Langloch 29 bzw. 30 der Spannhülse 26.

Die Spannhülse 26 ist mittels zweier Drehlager 31 und 32 gelagert und gegen ein axiales Verschieben durch einen Spannring 33 gesichert. Die Spannhülse 26 weist in ihrem Endabschnitt eine sich in Axialrichtung zum Motor 3a hin konisch verjüngende Innenfläche 34 auf. Gegen diese Innenfläche 34 liegen Greifarme 35 der Spannzange 27 an, wenn diese geschlossen ist.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist bei dieser Ausführungsform der Erfindung eine Arretierung des Hebels 13 in seiner Betätigungsstellung, also im geöffneten Zustand der Spannzange 27, vorgesehen. Dazu ist eine im wesentlichen rechtwinkelig geformte Öffnung 36 für den Hebel 13 in dem Gehäuse 2 vorgesehen, wobei ein Schenkel 37 in Axialrichtung ausgerichtet ist. Durch den zweiten Schenkel 38, der an seinem äußeren Ende eine in der Richtung des Schenkels 37 liegende Ausbuchtung 39 aufweist, ist eine Raste für den Hebel 13 gegeben.

Wenn in den erfindungsgemäßen Bohr- bzw. Fräskopf 1 ein Werkzeug (nicht gezeigt) eingespannt ist, befindet sich der Hebel 13 in seiner in Fig. 1 gezeigten Ruhestellung. In dieser Stellung, in der der Funktionsabschnitt 14 des Hebels 13 seine geringste axiale Ausdehnung aufweist, wird er durch die durch das zylinderförmige Teil 19 übertragene Kraft der Feder 20 gehalten. Wird der Hebel 13 in seine horizontale Lage bewegt, so vergrößert sich die axiale Ausdehnung des Funktionsabschnitts 14, wodurch das bewegbare Teil 19 zum werkzeugseitigen Ende des Bohr- bzw. Fräskopfes hin verschoben wird. Dabei gelangen die beiden sich gegenüberliegenden planen Flächen der Schulter 22 und des Ansatzes 24 in Kontakt, so daß auch die Manschette 23 verschoben wird. Da diese fest mit der Welle 7 verbunden ist, bewegen sich auch die Welle 7 und die Spannzange 27, die unmittelbar an die Welle 7 anschließt, zum werkzeugseitigen Ende des Bohr- bzw. Fräskopfes 1 hin. Infolge der sich daraus ergebenden Verschiebung der Spannzange 27, gegenüber der in Axialrichtung festliegenden Spannhülse 26, wird der kraftschlüssige Eingriff der konischen Innenfläche 34, der Spannhülse 26 und der Greifarme 35 der Spannzange 27 aufgehoben, wodurch das von den Greifarmen 35 gehaltene Werkzeug freigegeben wird.

Der Stift 28 und die Langlöcher 29 und 30 stellen eine Mitnehmervorrichtung dar, durch die erreicht wird, daß sich die Spannhülse 26 stets mit der Welle 7 mitdreht, also keine Reibung zwischen diesen beiden Teilen auftritt. Durch die Langlöcher 29 und 30 ist sichergestellt, daß sich dabei die Welle 7 gegenüber der Spannhülse 26 axial verschieben kann.

Beim Bewegen des Hebels 13 in seine Betätigungsstellung bewegen sich auch die Verbindungsstifte 9 und 10 der Antriebswellenkupplung in die Richtung des werkzeugseitigen Endes des Bohr- bzw. des Fräskopfes 1. Jedoch gelangen diese dabei nicht vollständig aus den Vertiefungen 11 und 12, so daß nicht ausgekuppelt wird.

Zum Arretieren wird der Hebel 13 in seiner Betätigungsstellung geringfügig um die Axialrichtung des Bohr- und Fräskopfes 1 gedreht, so daß er von der Ausbuchtung 39 aufgenommen und gehalten wird.

Wenn der Motor 3a vor dem Betätigen des Hebels 13 versehentlich nicht abgeschaltet wurde, kann dennoch keine Beschädigung des Bohr- bzw. Fräskopfes 1 auftreten bzw. keine Verletzungsgefahr für Personen entstehen, da die Kontaktflächen des zylinderförmigen Teiles 19 und der Manschette 23 für die dann entstehende Reibungswärme ausgelegt sind und sich die Spannzange 27 nicht von der Welle 7 lösen kann.


Anspruch[de]
  1. 1. Bohr- bzw. Fräskopf (1), insbesondere für Leiterplattenfräsmaschinen und Graviermaschinen, mit einer über einen Schnellwechselmechanismus betätigbaren Spannzange (27) und einer mit einem Motor (3a) verbundenen Antriebswelle (7), dadurch gekennzeichnet, daß die Spannzange (27) durch axiales Verschieben gegenüber einer Spannhülse (26) geöffnet wird, wobei die dazu erforderliche Kraft über eine Reibkupplung (19, 23) übertragen wird.
  2. 2. Bohr- bzw. Fräskopf (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibkupplung aus einem axial und relativ zur Welle (7) bewegbaren Teil (19) und einem axial verschiebbaren, fest mit der Welle (7) verbundenen Teil (23) besteht, wobei die beiden Teile zueinander konforme, in Kontakt gelangende Flächen aufweisen und werkzeugseitig gegen die Kraft jeweils einer Feder (20, 25) abgestützt sind.
  3. 3. Bohr- bzw. Fräskopf (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das relativ zur Welle (7) bewegbare Teil (19) zylinderförmig und konzentrisch zur Welle (7) angeordnet ist und am motorseitigen Ende eine ringförmige Schulter (22) aufweist, sowie, daß das fest mit der Welle (7) verbundene Teil von einer Manschette (23) mit einem umlaufenden Ansatz (24) gebildet ist und die konformen Flächen plan und vertikal zur Welle (7) ausgebildet sind.
  4. 4. Bohr- bzw. Fräskopf (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnellwechselmechanismus eine Handhabe zur Betätigung aufweist.
  5. 5. Bohr- bzw. Fräskopf (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabe in der Stellung, in der die Spannzange (27) geöffnet ist, in einer Raste arretierbar ist.
  6. 6. Bohr- bzw. Fräskopf (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabe ein Hebel (13) ist.
  7. 7. Bohr- bzw. Fräskopf (1) nach den Ansprüchen 2 oder 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel einen Griffabschnitt (15) und einen innerhalb eines Gehäuses (2) des Bohr- bzw. Fräskopfes (1) angeordneten Funktionsabschnitt (14) aufweist, der in Ruhestellung einen spitzen Winkel zu einer Horizontalebene, und in Betätigungsstellung einen rechten Winkel mit der Welle (7) einnimmt und ferner motorseitig gegen eine unbewegliche Fläche des Bohr- bzw. Fräskopfes (1) und werkzeugseitig gegen das relativ zur Welle (7) bewegbare Teil (19) anliegt, wobei der Funktionsabschnitt (14) des Hebels (13) in der Betätigungsstellung in Axialrichtung eine größere maximale Ausdehnung, als in der Ruhestellung aufweist.
  8. 8. Bohr- bzw. Fräskopf (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsabschnitt des Hebels (13) ringförmig und konzentrisch zur Welle (7) ist.
  9. 9. Bohr- bzw. Fräskopf (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsabschnitt (14) einen solchen Durchmesser aufweist und an der Außenseite derart konvex gewölbt ist, daß er in jeder Lage bis auf einen Bereich, in dem der Griffabschnitt (15) ansetzt, entlang des gesamten Umfangs gegen das Gehäuse (2) des Bohr- bzw. Fräskopfes (1) anliegt.
  10. 10. Bohr- bzw. Fräskopf (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Funktionsabschnitt (14) des Hebels (13), werkzeugseitig in der zur Längsachse des Hebels (13) senkrechten Ebene, in der in Betätigungsstellung des Hebels (13) die Welle (7) liegt, beidseitig der Welle (7) jeweils eine Nocke (17) und motorseitig eine weitere Nocke (16), gegenüberliegend von dem Griffabschnitt (15) des Hebels (13) angeordnet ist.
  11. 11. Bohr- bzw. Fräskopf (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnellwechselmechanismus pneumatisch betätigbar ist.
  12. 12. Bohr- bzw. Fräskopf (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (7) des Bohr- bzw. Fräskopfes (1) über eine vorzugsweise elastische Kupplungsscheibe (6) mit einer Antriebswelle (4) des Motors (3a) verbunden werden kann, derart, daß der Bohr- bzw. Fräskopf (1) eine selbständige Einheit mit dem Mechanismus für einen schnellen und sicheren Werkzeugwechsel bildet.
  13. 13. Bohr- bzw. Fräskopf (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohr- bzw. Fräskopf (1) über die Kupplungsscheibe (6), je nach Bedarf, mit unterschiedlichen Motoren (3a) verbunden werden kann.






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