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Dokumentenidentifikation DE202004015603U1 27.01.2005
Titel Bearbeitungswerkzeug mit einer Aufnahmevorrichtung für ein Werkzeug
Anmelder Bach, Franz, 63165 Mühlheim, DE;
Walter, Wolfgang, Dr., 63500 Seligenstadt, DE
Vertreter Richter, F., Dipl.-Ing. (FH), Pat.-Anw., 64407 Fränkisch-Crumbach
DE-Aktenzeichen 202004015603
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 27.01.2005
Registration date 23.12.2004
Application date from patent application 08.10.2004
IPC-Hauptklasse B23B 31/08

Beschreibung[de]
Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungswerkzeug mit einer Aufnahmevorrichtung für ein Werkzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Das Bearbeitungswerkzeug ist insbesondere zum Kantenbearbeiten und/oder Entgraten von Werkstücken mittels eines Werkzeugs, vorzugsweise eines Schneidwerkzeugs, mit geometrisch bestimmter oder unbestimmter Schneide einsetzbar.

Stand der Technik

Ein Bearbeitungswerkzeug dieser Art ist aus EP 1 052 044 A1 zum Bearbeiten von Werkstücken mit einem zu entfernenden Grat bzw. einer zu bearbeitenden Kante bekannt. Das Bearbeitungswerkzeug soll bevorzugt in Robotern oder NC-Maschinen einsetzbar sein und kann motorisch (mittels Elektromotor, Fluid- oder Pneumatikantrieb) angetrieben werden.

Ein Werkzeughalter weist eine Aufnahmevorrichtung für ein Werkzeug auf, welche im Werkzeughalter in einem Lager, vorzugsweise einem Kardan- oder Kugellager, gelagert (Ruhelage) ist. Die Längsachsen von Aufnahmevorrichtung und Werkzeug sind in dieser Ruhelage deckungsgleich bzw. achsparallel. Bei Einwirkung einer Querkraft auf die Aufnahmevorrichtung bzw. das Werkzeug sind Aufnahmevorrichtung und Werkzeug aus der Ruhelage entlang deren Längsachse auslenkbar (Auslenkposition). Dieser Werkzeughalter weist weiterhin eine Vorrichtung zum Rückstellen der ausgelenkten, das Werkzeug tragenden Aufnahmevorrichtung aus der Auslenkposition in die Ruhelage auf.

Diese Vorrichtung zum Rückstellen weist einen in Längsrichtung wirksamen Rückstellkolben auf, der mit einer, mit der das Werkzeug tragenden , Aufnahmevorrichtung verbundenen Stossfläche in Funktionsverbindung ist, wobei mindestens ein Federelement, insbesondere eine Druckluftkammer mit Druckluftzufuhr, in Längsrichtung auf den Rückstellkolben einwirkt.

Diese Ausführung beschränkt sich auf die Bewegung von Werkzeug und Aufnahmevorrichtung aus der Ruhelage in die Auslenkposition und zurück. Durch Veränderung der Rückstellkräfte soll der Auslenkwinkel des Werkzeuges bzw. der der Aufnahmevorrichtung beeinflussbar sein. Durch die Querkraft am Werkzeug wird die Werkzeugaufnahme ausgelenkt, der Rückstellkolben wird zurückgeschoben und hebt (kippt) am Fuß von der ansonsten kreisförmigen Berührfläche der Stossfläche ab. Der Rückstellkolbenfuß stößt nur noch mit einer kleinen Fläche gegen die Stossfläche, was zumindest zu einer hohen, den Verschleiß fördernden Flächenpressung führt.

Bei einem bevorzugt mit Duckluft betriebenen Werkzeughalter soll die Veränderung der Rückstellkräfte durch einen erhöhten oder verringerten pneumatischen Druck realisiert werden. Damit ist der Einsatz eines derartigen Werkzeughalters lediglich auf Roboter bzw. NC-Maschinen begrenzt, welche auch eine derartige Druckluftversorgung aufweisen.

Ein weiteres Bearbeitungswerkzeug zum Entgraten ist aus EP 0 249 722 B1 bekannt, welches mit einem Druckmedium, vorzugsweise Druckluft, beaufschlagbar ist. Dabei weist das Bearbeitungswerkzeug eine Halterung und eine das Werkzeug tragende Werkzeugaufnahme auf. Die Werkzeugaufnahme ist gegenüber der Halterung um die Werkzeugachse schwenkbar und weist Mittel zur Erzeugung eines Rückstellmomentes aus der Schwenklage auf. Zwischen Halterung und Werkzeugaufnahme ist eine kugelgelenkartige Schwenkvorrichtung vorgesehen, deren eine Kugelfläche an der Werkzeugaufnahme und deren andere Kugelfläche an der Halterung ausgebildet ist. An der Halterung ist eine zur Werkzeugachse konzentrische Ringnut angeordnet, die am offenen Ende der Ringnut durch einen O-Ring verschlossen ist. An der Werkzeugaufnahme ist ferner ein zum Werkzeug konzentrisches Rohr vorgesehen, dessen freies Ende in die Ringnut eintaucht. Weiterhin sind Mittel zur Beaufschlagung des Ringraumes zwischen Ringnutgrund und O-Ring mit dem oben genannten Druckmedium vorgesehen. In Ruhelage ist das Werkzeug zentriert. Wirkt auf das Werkzeug eine Querkraft, taucht das Rohr an der einwirkende Seite tiefer in den Ringspalt ein und an der gegenüberliegenden Seite taucht das Rohr entgegengesetzt aus dem Ringspalt auf. In einer weiteren Ausführung ist die Werkzeugaufnahme zweiteilig ausgebildet und weist einen oberen und einen unteren Flansch auf. Beide Flansche sind mit Bohrungen versehen, in die das Werkzeug einführbar und fixierbar ist, und sind über eine abgeflachte Kugel miteinander verbunden. An der Halterung ist dazu ein Ring mit Innen liegender Kugelpfanne vorgesehen.

Diese Ausbildung beschränkt sich auf ein mit einem Druckmedium beaufschlagbares Entgratwerkzeug, welches aus der Ruhelage in eine Auslenkposition und wieder zurück schwenkbar ist.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Bearbeitungswerkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine verbesserte radiale Auslenkung aufweist und zusätzlich in Achsrichtung eine Nachgiebigkeit beim Bearbeiten eines Werkstückes gestattet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Ausbildungsmerkmale von Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Ein erster Vorteil des Bearbeitungswerkzeuges ist darin begründet, dass eine einen Bund umfassende Aufnahmevorrichtung für ein Werkzeug, vorzugsweise ein Schneidwerkzeug, mit einer hohlzylindrischen Buchse ein Kugel-/Schubgelenk mit einem Gelenkfreiheitsgrad f = 3 für das Kugelgelenk (mehrere Drehungen) und f = 1 für das Schubgelenk (Schieben in Achsrichtung des Werkzeuges) bildet. Insgesamt weist das Kugel-/Schubgelenk somit einen Gelenkfreiheitsgrad von f = 4 auf. Dadurch ist das eingesetzte Werkzeug feinfühlig aus der Ruhelage – bei Einwirkung einer Auslenkkraft – in einem definierten Auslenkwinkel in eine radiale Auslenkposition und zurück bewegbar und/oder ist das Werkzeug aus der Ruhelage oder aus der Auslenkposition - bei Einwirkung einer Kraft in annähernder Achsrichtung – über eine definierte Strecke in einem axialen Hub (axiale Auslenkung) nachgiebig ausgebildet.

In Achsrichtung ist die Aufnahmevorrichtung durch zumindest einen Energiespeicher, vorzugsweise ein Federsystem mit einer bevorzugt einstellbaren Federkraft beaufschlagbar, so dass bei Ausbleiben einer am Werkzeug angreifenden Kraft (Auslenkkraft bzw. Kraft in Achsrichtung gegen den Energiespeicher) bzw. in Ruhelage stets eine Selbstzentrierung des Werkzeuges bzw. der Aufnahmevorrichtung bei Einnahme der Ruheposition realisierbar ist. Bei Rotation des Werkzeuges bzw. der Aufnahmevorrichtung wirkt proportional zur Drehzahl eine Rückstellkraft in Richtung der Achse der Aufnahmevorrichtung (Zentripedalkraft).

Ein zweiter Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung besteht darin, dass das Bearbeitungswerkzeug einen einfachen Aufbau aufweist und in allen gängigen Werkzeugaufnahmen von Bearbeitungszentren, beispielsweise CNC-Maschinen, universell einsetzbar ist. Die radiale Auslenkung und/oder die axiale Auslenkung (axialer Hub) des Bearbeitungswerkzeuges sind vorzugsweise durch mechanische Mittel realisierbar, so dass der Einsatz von sonstigen Energiequellen, wie beispielsweise von Druckluft bzw. Fluiden, nicht erforderlich ist. Durch die Ausbildung des Bearbeitungswerkzeuges mit einem Kugel-/ Schubgelenk ist das Bearbeitungswerkzeug in der radialen Auslenkposition, der axialen Auslenkung und in der Ruhelage der Aufnahmevorrichtung (mit dem Werkzeug) in Kombination mit dem Energiespeicher, beispielsweise einem Federsystem, stets hinreichend geführt und sehr feinfühlig bewegbar.

Durch die Möglichkeit der feinfühligen radialen Auslenkung und/oder die der axialen Auslenkung (bzw. des axialen Hubes) des Werkzeuges bzw. der Aufnahmevorrichtung ist ein möglicher Werkzeugbruch vermeidbar. Weiterhin ist eine Komplettbearbeitung von Werkstücken, einschließlich von Werkstücken mit stark schwankenden Rohlingsmaßen, auf einem Bearbeitungszentrum, beispielsweise einer CNC-Maschine, realisierbar. Die Bearbeitung der Werkstücke, insbesondere das Kantenbrechen, Fasen, Entfernen von Grat am Werkstück, einschließlich an Öffnungen und/oder Bohrungen, ist mit bei o. g. Bearbeitungsmaschinen üblichen, wirtschaftlichen Drehzahlen und Vorschüben durchführbar. Durch die Wahl der Vorschubwerte ist vorzugsweise die Größe der Spanabhebung, die Größe der Fase oder die der Entgratung beeinflussbar.

Ein dritter Vorteil ist darin begründet, dass das Bearbeitungswerkzeug bevorzugt endseitig einen Aufnahmebolzen aufweist, welcher in allen gängigen Werkzeugaufnahmen von Bearbeitungsmaschinen aufnehmbar und fixierbar ist. Als Werkzeug sind übliche Schneidwerkzeuge mit geometrisch bestimmter Schneide, insbesondere Faswerkzeuge, wie 90°-Faser bzw. 90°-Senker, sowie Werkzeuge mit geometrisch unbestimmter Schneide, insbesondere Schleif- bzw. Polierkörper, in der Öffnung der Aufnahmevorrichtung aufnehmbar und dort fixierbar.

Da die Größe der Fase bzw. der Entgratung auch von der Materialfestigkeit abhängig ist, ist weiterhin von Vorteil, dass diese Größen mittels zumindest einer auf einen Energiespeicher, z. B. ein Federsystem, vorzugsweise mit veränderbarer Vorspannung, wirkenden Einstelleinrichtung beeinflussbar sind. Alternativ sind diese Größen durch Änderung des programmierten Verfahrweges der Bearbeitungsmaschine beeinflussbar.

Beispiele

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dabei zeigen schematisch:

1 ein Bearbeitungswerkzeug in Seitenansicht,

2 das Bearbeitungswerkzeug in Vorderansicht gem. 1,

3 eine weitere Ausbildung gemäß 1 in Seitenansicht,

4 das Bearbeitungswerkzeug in Vorderansicht gem. 3,

5 ein Diagramm zur Darstellung der funktionalen Zusammenhänge von Werkzeuganstellkraft und Einstellung des Federsystems.

In einer Aufnahmevorrichtung 3 ist an einem Ende bevorzugt zentrisch ein Werkzeug 5, hier ein 90°-Fräser, in einer zylindrischen oder kegeligen Aufnahmebohrung lösbar angeordnet. Das Werkzeug 5 ist vorzugsweise mittels einer lösbaren Fixiereinrichtung 8, beispielsweise einem Gewindestift, in der Aufnahmevorrichtung 3 spannbar. Dem Werkzeug 5 ist ein zu bearbeitendes Werkstück 13 mit einer zu bearbeitenden Kante zugeordnet. Zwischen dem Werkzeug 5 und der Aufnahmevorrichtung 3 ist bevorzugt ein Distanzring 4 bestimmter Breite konzentrisch zur Achse 16 am Werkzeug 5 angeordnet. Der Distanzring 4 dient – entsprechend der Breite – der exakten Positionierung des Werkzeuges 5 zur Aufnahmevorrichtung 3 und ist insbesondere bei einem Werkzeugwechsel, beispielsweise beim Austauschen eines 90°-Fräsers gegen einen 90°-Faser, als Referenzwert hilfreich.

Die Aufnahmevorrichtung 3 ist vorzugsweise rotationssymmetrisch zur Achse 16 ausgebildet und weist am zum Werkzeug 5 gegenüberliegenden Ende einen bevorzugt rotationssymmetrischen Bund 18 auf, welcher am Umfang eine konvexe Krümmung 19 aufweist. Die Krümmung 19 entspricht einer umlaufenden Zone einer Kugel, die durch zwei parallele Seitenflächen 20, 21 des Bundes 18 begrenzt ist (1,3; Strich-Punkt-Darstellung). Der Bund 18 der Aufnahmevorrichtung 3 ist in einer hohlzylindrischen Buchse 2 aufgenommen. Diese Buchse 2 weist endseitig in Richtung Werkzeug 5 bzw. Werkstück 13 eine Abstufung 22 auf, in der vorzugsweise zentrisch eine Öffnung, vorzugsweise eine Bohrung 17 angeordnet ist.

Innerhalb der Buchse 2 ist die Aufnahmevorrichtung 3 in Richtung der Achse 16 verschiebbar (Freiraum 23).

Die Bohrung 17 ist von der restlichen Aufnahmevorrichtung 3 durchdrungen und die zweite Seitenfläche 21 des Bundes 18 ist innerhalb der Buchse 2 der Abstufung 22 benachbart zugeordnet. Die Innenwand der hohlzylindrischen Buchse 2 und die Krümmung 19 des Bundes 18 (Zone einer Kugel) bilden getriebetechnisch ein Kugel-/Schubgelenk 12.

In Richtung Werkstück 13 weist die Bohrung 17 vorzugsweise eine Freidrehung 15 auf, welche als Freiraum für die Auslenkung der Aufnahmevorrichtung 3 bzw. des Werkzeuges 5 vorgesehen ist. Bevorzugt erweitert sich die Freidrehung 15 in Richtung des Werkzeuges 5. Durch die Bohrung 17 bzw. die Freidrehung 15 ist der maximale Auslenkwinkel &bgr; für die radiale Auslenkung des Werkzeuges 5 in eine Auslenkposition bei Einwirkung einer Auslenkkraft definiert.

Zwischen Buchse 2 und Aufnahmevorrichtung 3 besteht vorzugsweise eine formschlüssige Verbindung 10, 11. Der Bund 18 der Aufnahmevorrichtung 3 weist beispielsweise parallel zur Achse 16 eine Aussparung 11 auf, in die formschlüssig eine an der Buchse 2 fixierte Mitnehmereinrichtung 10 ständig zwecks Drehmomentübertragung eingreift. Im vorliegenden Beispiel bildet eine Schraube die Mitnehmereinrichtung 10, welche in die Aussparung 11, beispielsweise eine Nut, eingreift. Der Formschluss von Mitnehmereinrichtung 10 und Aussparung 11 ist derart, dass die Freiheiten des Bundes 18 bzw. des Kugel-/Schubgelenkes 12 nicht beeinträchtigt sind.

Am anderen Ende weist die Buchse 2 eine Platte 14 auf, welche vorzugsweise mittels wenigstens einer Schraubverbindung 7 lösbar verbunden ist. Zumindest ein Energiespeicher 9, vorzugsweise als Federsystem ausgebildet, ist an der die Buchse 2 begrenzenden Platte 14 und am Bund 18 der Aufnahmevorrichtung 3 abgestützt, wobei Einstelleinrichtungen 6 zwecks Vorspannung der Energiespeicher 9 an der Platte 14 angeordnet sind.

Gemäß 1 ist die Platte 14 mit einem Aufnahmebolzen 1 verbunden, welcher in der Werkzeugaufnahme der Bearbeitungsmaschine spannbar ist. Gemäß 3 sind die Platte 14 und der Aufnahmebolzen 1 einteilig ausgeführt.

Gemäß 1 ist konzentrisch zur Achse 16 innerhalb der Buchse 2 ein als Federsystem ausgebildeter Energiespeicher 9 angeordnet: Der Energiespeicher 9 stützt sich an der Platte 14 und dem Bund 18 der Aufnahmevorrichtung 3, vorgespannt mittels Einstelleinrichtungen 6, ab. Zwischen Platte 14 und Bund 18 ist ein lediglich von dem Energiespeicher 9 durchdrungener Freiraum 23 vorgesehen, welcher der axialen Auslenkung entlang der Achse 16 und/oder der radialen Auslenkung zur Achse 16 des Werkzeuges 5 bzw. der Aufnahmevorrichtung 3 dient.

In der Ausbildung gemäß 1 besteht der Energiespeicher 9 aus vier (um 90° versetzt) diametral angeordneten Druckfedern (2), die konzentrisch zur Achse 16 angeordnet sind. Mittels je einer Einstelleinrichtung 6 sind die Druckfedern in ihrer jeweiligen Federeinstelllänge L justierbar vorgespannt. Die Druckfedern (Energiespeicher 9) sind zueinander mit annähernd gleichen Federeinstelllängen L justierbar. Gemäß 1 dient als Einstelleinrichtung 6 beispielsweise jeweils ein in der Platte 14 aufgenommener Gewindestift, der eine Kraft (Vorspannung) auf die Druckfedern in Richtung des Werkzeuges 5 einbringt. Diese Druckfedern sind im Bund 18 bevorzugt formschlüssig, beispielsweise in einer Bohrung, gelagert.

Gemäß 3 ist der Energiespeicher 9 innerhalb des Aufnahmebolzens 1 und am Bund 18 der Aufnahmevorrichtung 3 abgestützt. Zumindest eine Einstellvorrichtung 6 ist zum Vorspannen des Energiespeichers 9 (Federsystem) am Aufnahmebolzen 1 angeordnet. Bevorzugt ist zentrisch auf der Achse 16 innerhalb der Buchse 2 und dem mit der Platte 14 (einteilig) verbundenen Aufnahmebolzen 1 der Energiespeicher 9, beispielsweise eine Druckfeder, angeordnet. Der Energiespeicher 9 stützt sich innerhalb der Platte 14 bzw. dem an der Platte 14 angeordneten Aufnahmebolzen 1 und dem Bund 18 der Aufnahmevorrichtung 3, vorgespannt mittels einer Einstelleinrichtung 6, ab. Zwischen Platte 14 und Bund 18 ist wiederum ein Freiraum 23 vorgesehen, welcher lediglich von dem Energiespeicher 9 durchdrungen ist und der axialen Auslenkung und/oder der radialen Auslenkung des Werkzeuges 5 bzw. der Aufnahmevorrichtung 3 dient.

In dieser Ausbildung besteht der Energiespeicher 9 aus einer einzelnen, zentrisch zur Achse 16 angeordneten Druckfeder (3). Mittels der Einstelleinrichtung 6 ist die Druckfeder in ihrer jeweiligen Federeinstelllänge L justierbar vorspannbar. Gemäß 1 dient als Einstellvorrichtung 6 beispielsweise ein in dem Aufnahmebolzen 1 aufgenommener Gewindestift, der eine Kraft (Vorspannung) auf die Druckfeder in Richtung des Werkzeuges 5 einbringt. Die Druckfeder ist im Bund 18 bevorzugt formschlüssig, beispielsweise in einer Bohrung, gelagert.

Wie in den Ausbildungen der 1 und 3 gezeigt, ist die axiale Auslenkung des Werkzeuges 5 bzw. der Aufnahmevorrichtung 3, d.h. ein axialer Hub s, durch den Freiraum 23 sowie die Federeinstelllänge L des Federsystems 9 bestimmt.

In 5 sind in einem Diagramm die funktionalen Zusammenhänge von Anstellkraft des Werkzeuges 5 am Werkstück 13, hier als Anstellkraft eines Fräsers gezeigt, und der Vorspannung des Energiespeichers 9, beispielsweise des Federsystems, hier speziell der Federeinstelllänge L, dargestellt. Unter Berücksichtigung des jeweils zu bearbeitenden Werkstoffs ist beispielsweise bei vergütetem Stahl eine relativ hohe Anstellkraft und eine relativ geringe Federeinstelllänge L empfehlenswert. Hingegen ist bei der Bearbeitung von Aluminium eine relativ geringe Anstellkraft und eine relativ hohe Federeinstelllänge L zu empfehlen. Bevorzugt ist zusätzlich die jeweilige Drehzahl des Werkzeuges 5 zu beachten.

Zusammengefasst ist die Aufnahmevorrichtung 3 in einer hohlzylindrischen Buchse 2 aufgenommen und bildet mit der Buchse 2 ein Kugel-/Schubgelenk 12. Zwischen der hohlzylindrischen Buchse 2 und der Aufnahmevorrichtung 3 besteht eine formschlüssige Verbindung 10, 11 und die Aufnahmevorrichtung 3 ist mittels eines in der, bevorzugt innerhalb der Buchse 2 angeordneten Energiespeichers 9, vorzugsweise zumindest einem Federsystem, vorspannbar. Die Aufnahmevorrichtung 3 umfasst an einem Ende einen am Umfang eine konvexe Krümmung 19 aufweisenden Bund 18 und die Buchse 2 weist endseitig in Richtung Werkstück 13 eine Abstufung 22 mit einer von der Aufnahmevorrichtung 3 teilweise durchdrungen Bohrung 17 bzw. Öffnung auf, wobei eine Seitenfläche 21 des Bundes 18 innerhalb der Buchse 2 der Abstufung 22 benachbart zugeordnet ist.

Die formschlüssige Verbindung 10, 11 umfasst eine am Umfang des Bundes 18 parallel zur Achse 16 angeordnete Aussparung 11 und eine an der Buchse 2 angeordnete, in die Aussparung 11 eingreifende Mitnehmereinrichtung 10. umfasst.

Mit der Aufnahmevorrichtung 2 ist der Energiespeicher 9 lösbar formschlüssig verbunden und zumindest eine am Bearbeitungswerkzeug fixierte Einstelleinrichtung 6 ist mit dem Energiespeicher 9 zwecks dessen Vorspannung in Funktionsverbindung.

Die Wirkungsweise ist wie folgt. Das Bearbeitungswerkzeug wird mittels des Aufnahmebolzens 1 in der Werkzeugaufnahme der Bearbeitungsmaschine fixiert. Mittels des Antriebs der Maschine wird das Bearbeitungswerkzeug in Rotation versetzt. Da die Buchse 2 und die Aufnahmevorrichtung ein Dreh-/ Schubgelenk 12 bilden, erfolgt die Drehmomentübertragung von der Buchse 2 mittels der in die Aussparung 11 eingreifenden Mitnehmereinrichtung 10 auf den Bund 18, Aufnahmevorrichtung 3 und Werkzeug 5. Unabhängig von der Drehmomenteinleitung befindet sich das Bearbeitungswerkzeug in Ruhelage, d.h. auf der Achse 16.

Wirkt auf das Werkzeug 5 eine Auslenkkraft (Querkraft), indem das Bearbeitungswerkzeug mit Werkzeug 5 auf das Werkstück 13, beispielsweise dessen Kante, bewegt wird bzw. das Werkstück 13 auf das Werkzeug 5 bewegt wird, so erhält das Werkzeug 5 – ausgehend von der Ruhelage - eine radiale Auslenkung (Auslenkwinkel &bgr;). Dabei bewegt sich das Kugel-/Schubgelenk 12, indem der Bund 18 (mit Krümmung 19) innerhalb der hohlzylindrischen Buchse 2 entgegen der Kraft des Energiespeichers 9 geschwenkt wird. Die Seitenfläche 21 liegt stets zumindest in einem Teilbereich an der Abstufung 22 an, wobei die Aufnahmevorrichtung 3 stets im Kugel-/Schubgelenk 12 geführt ist. Ist die Auslenkkraft aufgehoben zentriert sich die Aufnahmevorrichtung 3 mit Werkzeug 5 durch den Energiespeicher 9 auf der Achse 16 (Ruhelage).

Wirkt auf das Werkzeug 5 eine Kraft annähernd in Richtung der Achse 16, indem das Bearbeitungswerkzeug mit Werkzeug 5 auf das Werkstück 13, beispielsweise dessen Oberfläche, bewegt wird bzw. die Oberfläche des Werkstücks 13 auf das Werkzeug 5 bewegt wird, so gibt das Werkzeug 5ausgehend von der Ruhelage – in Richtung der Achse 16 (axialer Hub s) nach.

Dabei bewegt sich das Kugel-/Schubgelenk 12, indem der Bund 18 (mit Krümmung 19) innerhalb der hohlzylindrischen Buchse 2 entgegen der Kraft des Energiespeichers 9 im Wesentlichen in Richtung Achse 16 bewegt wird. Ist die Kraft aufgehoben zentriert sich die vorgespannte Aufnahmevorrichtung 3 mit Werkzeug 5 durch das Federsystem 9 auf der Achse 16 (Ruhelage).

Treten beide Arten von Kräften, nämlich die der Auslenkkraft und die der Kraft in axialer Richtung (gegen den Energiespeicher 9) auf, so schwenkt der Bund 18 innerhalb der hohlzylindrischen Buchse 2 und bewegt sich gleichzeitig in Richtung der Achse 16. Sind beide Kräfte aufgehoben zentriert sich die Aufnahmevorrichtung 3 mit Werkzeug 5 durch den Energiespeicher 9 auf der Achse 16 (Ruhelage).

Die Ausbildung des Energiespeichers 9 ist nicht auf die im vorliegenden Beispiel beschriebene Ausführung beschränkt. Vielmehr sind sämtliche Arten von Energiespeichern 9 realisierbar. Beispielsweise sind pneumatisch oder hydraulisch wirkende, alternativ piezokeramisch oder magnetisch wirkende Energiespeicher 9 einsetzbar. Weiterhin sind energiespeichernde Materialien, beispielsweise Kunststoffe (Kunststoff-Federsysteme), als Energiespeicher 9 einsetzbar. Ebenso sind Kombinationen der beispielhaft angeführten Ausbildungen als Energiespeicher 9 einsetzbar.

Der Energiespeicher 9 ist ebenso nicht auf die Anordnung innerhalb der Buchse 2 zwecks Vorspannung der Aufnahmevorrichtung 3 beschränkt. Alternativ ist - bei entsprechender Ausbildung der Wanddicke der Buchse 2 – der Energiespeicher 9 auch innerhalb der Wanddicke der Buchse 2 anordenbar.

Die formschlüssige Verbindung 10, 11 zwischen der Buchse 2 und der Aufnahmevorrichtung 3 ist ebenso nicht auf die beispielhaft aufgeführte Ausbildung beschränkt. So ist alternativ die formschlüssige Verbindung 10, 11 beispielsweise dadurch realisierbar, indem der Bund 18 mit Krümmung 19 umfangsseitig eine polygonförmige Mantelfläche aufweist, welche mit der hohlzylindnschen Buchse 2 formschlüssig in Verbindung ist.

1 Aufnahmebolzen 2Buchse (hohlzylindrisch) 3Aufnahmevorrichtung 4Distanzring 5Werkzeug 6 Einstelleinrichtung 7Schraubverbindung 8Fixiereinrichtung 9Energiespeicher 10Mitnehmereinrichtung 11Aussparung 12Kugel-/Schubgelenk 13Werkstück 14 Platte 15Freidrehung 16Achse 17Bohrung 18Bund 19Krümmung 20erste Seitenfläche 21zweite Seitenfläche 22Abstufung 23Freiraum LFedereinstelllänge saxialer Hub &bgr;Auslenkwinkel

Anspruch[de]
  1. Bearbeitungswerkzeug mit einer Aufnahmevorrichtung für ein Werkzeug, wobei die Aufnahmevorrichtung aus einer Achse in Ruhelage in eine Auslenkposition auslenkbar und mit Mitteln zum Rückstellen in die Ruhelage zurückstellbar ist,

    dadurch gekennzeichnet,

    dass die Aufnahmevorrichtung (3) in einer hohlzylindrischen Buchse (2) aufgenommen ist und mit der Buchse (2) ein Kugel-/Schubgelenk (12) bildet,

    dass zwischen der hohlzylindrischen Buchse (2) und der Aufnahmevorrichtung (3) eine formschlüssige Verbindung (10, 11) besteht, und

    dass die Aufnahmevorrichtung (3) mittels eines in der Buchse (2) angeordneten Energiespeichers (9) vorspannbar ist.
  2. Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

    dass die Aufnahmevorrichtung (3) an einem Ende einen am Umfang eine konvexe Krümmung (19) aufweisenden Bund (18) umfasst,

    dass die Buchse (2) endseitig in Richtung Werkstück (13) eine Abstufung (22) mit einer von der Aufnahmevorrichtung (3) teilweise durchdrungen Bohrung (17) aufweist und eine Seitenfläche (21) des Bundes (18) innerhalb der Buchse (2) der Abstufung (22) zugeordnet ist.
  3. Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung (10, 11) eine am Umfang des Bundes (18) parallel zur Achse (16) angeordnete Aussparung (11) und eine an der Buchse (2) angeordnete, in die Aussparung (11) eingreifende Mitnehmereinrichtung (10) umfasst.
  4. Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Aufnahmevorrichtung (3) der Energiespeicher (9) lösbar formschlüssig verbunden ist und zumindest eine am Bearbeitungswerkzeug fixierte Einstelleinrichtung (6) mit dem Energiespeicher (9) zwecks dessen Vorspannung in Funktionsverbindung ist.
  5. Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (9) innerhalb der Buchse (2) konzentrisch zur Achse (16) angeordnet ist.
  6. Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (9) innerhalb der Buchse (2) zentrisch zur Achse (16) angeordnet ist.
  7. Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (9) innerhalb der Wanddicke der Buchse (2) angeordnet ist.
  8. Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (9) an einer die Buchse (2) begrenzenden Platte (14) und am Bund (18) der Aufnahmevorrichtung (3) abgestützt ist, wobei die Einstelleinrichtungen (6) an der Platte (14) angeordnet sind.
  9. Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (9) innerhalb eines Aufnahmebolzens (1) und am Bund (18) der Aufnahmevorrichtung (3) abgestützt ist, wobei zumindest eine Einstelleinrichtung (6) am Aufnahmebolzen (1) angeordnet ist.
  10. Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (3) innerhalb der Buchse (2) in Richtung der Achse (16) verschiebbar ist.
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