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[Anwendungsgebiet der Erfindung]
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Die
Erfindung betrifft eine Aufnahmevorrichtung für ein Werkzeug nach dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Die
Aufnahmevorrichtung für
ein Werkzeug ist insbesondere zum Kantenbearbeiten und/oder Entgraten
von Werkstücken
mittels eines Werkzeugs, vorzugsweise eines Schneidwerkzeugs, mit geometrisch
bestimmter oder unbestimmter Schneide einsetzbar.
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[Stand der Technik]
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Eine
Aufnahmevorrichtung dieser Art ist aus
DE
457 781 als Futter mit Kugelgelenklagerung für ein Werkzeug
zum Aufreiben und Gewindeschneiden bekannt. Mit dieser Aufnahmevorrichtung
sollen Stöße, Schwingungen
und Richtungsfehler bei der Kraftübertragung von der Maschine
zum Werkzeug ausgeschaltet werden. Gelöst wird dies dadurch, indem die
Werkzeugaufnahme unmittelbar in ein in der Achsrichtung federnd
verschiebbares Kugelgelenk gelegt ist, das nach Art eines Kardangelenkes
um zwei zueinander senkrechte Achsen schwingbar ist. Bevorzugt sind
die Zapfen der einen Kardanachse in zwei in der Achsrichtung des
Futters verschiebbaren Gleitbacken gelagert, deren Außenflächen einem
Zylinder angehören,
dessen Achse die zweite Kardanachse ist. In einer Weiterbildung
kann ein zweites Gelenk gleicher Bauart zwischen Werkzeug und Maschinenspindel
angeordnet sein.
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Ein
weiteres Bearbeitungswerkzeug 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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[Aufgabe der Erfindung]
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Aufnahmevorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine verbesserte radiale
Auslenkung aufweist und zusätzlich
in Achsrichtung eine Nachgiebigkeit beim Bearbeiten eines Werkstückes gestattet.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Ausbildungsmerkmale von Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen ergeben
sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Ein
erster Vorteil der Aufnahmevorrichtung 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.
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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).
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Ein
zweiter Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung besteht darin,
dass die Vorrichtung 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)
der Vorrichtung 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
der Vorrichtung mit einem Kugel-/Schubgelenk ist die Vorrichtung
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.
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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.
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Ein
dritter Vorteil ist darin begründet,
dass die Vorrichtung 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.
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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.
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[Beispiele]
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Die
Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert werden.
Dabei zeigen schematisch:
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1 eine
Vorrichtung in Seitenansicht,
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2 die
Vorrichtung in Vorderansicht gem. 1,
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3 eine
weitere Ausbildung gemäß 1 in
Seitenansicht,
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4 die
Vorrichtung in Vorderansicht gem. 3,
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5 ein
Diagramm zur Darstellung der funktionalen Zusammenhänge von
Werkzeuganstellkraft und Einstellung des Federsystems.
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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.
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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).
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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.
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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 β für die radiale
Auslenkung des Werkzeuges 5 in eine Auslenkposition bei
Einwirkung einer Auslenkkraft definiert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Wirkungsweise ist wie folgt. Die Vorrichtung 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.
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Wirkt
auf das Werkzeug 5 eine Auslenkkraft (Querkraft), indem
die Vorrichtung 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 β). 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).
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Wirkt
auf das Werkzeug 5 eine Kraft annähernd in Richtung der Achse 16,
indem die Vorrichtung 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 5 – ausgehend von
der Ruhelage – in
Richtung der Achse 16 (axialer Hub s) nach.
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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).
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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).
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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.
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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.
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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 hohlzylindrischen Buchse 2 formschlüssig in
Verbindung ist.
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- 1
- Aufnahmebolzen
- 2
- Buchse
(hohlzylindrisch)
- 3
- Aufnahmevorrichtung
- 4
- Distanzring
- 5
- Werkzeug
- 6
- Einstelleinrichtung
- 7
- Schraubverbindung
- 8
- Fixiereinrichtung
- 9
- Energiespeicher
- 10
- Mitnehmereinrichtung
- 11
- Aussparung
- 12
- Kugel-/Schubgelenk
- 13
- Werkstück
- 14
- Platte
- 15
- Freidrehung
- 16
- Achse
- 17
- Bohrung
- 18
- Bund
- 19
- Krümmung
- 20
- erste
Seitenfläche
- 21
- zweite
Seitenfläche
- 22
- Abstufung
- 23
- Freiraum
- L
- Federeinstelllänge
- s
- axialer
Hub
- β
- Auslenkwinkel