DE10354474A1

DE10354474A1 - Tool holder with force-controlled deflection mechanism, e.g. for chamfering or deburring tool, has bearing which enables displacement in two dimensions in plane perpendicular to tool axis

Info

Publication number: DE10354474A1
Application number: DE10354474A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Rager; Claus Dipl.-Ing. Kuhn; Marcus Eberle; Norbert Dr. Lay
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Ws Wielaender and Schill Engineering & Co De GmbH
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2023-11-22
Also published as: DE10354474B4

Abstract

The holder has holding device (4,5,10) with a central opening for receiving the tool. The holding device has a bearing (7) with a restoring device (6). When the tool deflects from a central position, it is subjected to a restoring force in the direction of the central position. The bearing enables displacement of the holding device in two dimensions in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the tool.

Description

Technisches AnwendungsgebietTechnical application

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeughalterung mit kraftgesteuertem Ausweichmechanismus, die eine Halteeinrichtung für das Werkzeug und eine Werkzeugaufnahme mit einem zentralen Durchlass für das Werkzeug und einer Lagerung für die Halteeinrichtung aufweist.The The present invention relates to a tool holder with force-controlled Dodge mechanism, which includes a holding device for the tool and a tool holder with a central passage for having the tool and a storage for the holding device.

Werkzeughalterungen mit kraftgesteuertem Ausweichmechanismus werden vor allem für die Aufnahme und Führung mechanischer Bearbeitungswerkzeuge eingesetzt, die einen eigenen, insbesondere rotatorischen Antrieb aufweisen. Beispiele hierfür sind Werkzeuge zum Entkanten oder Entgraten von Werkstücken. Bei derartigen Anwendungen wird ein besseres Bearbeitungsergebnis erzielt, wenn das Werkzeug nicht starr in der Werkzeughalterung gelagert, sondern in möglichst alle Richtungen gegenüber einer Ruhelage auslenkbar ist.tool holders with force-controlled evasion mechanism are mainly used for recording and leadership used mechanical processing tools that have their own, have in particular rotary drive. Examples are tools for debarking or deburring of workpieces. In such applications a better machining result is achieved when the tool not rigidly stored in the tool holder, but as possible all directions opposite a rest position is deflectable.

So ist bspw. aus der DE 37 43 091 A1 eine Werkzeughalterung mit einem Ausweichmechanismus für das Werkzeug bekannt, bei der ein Lagerkörper für das Werkzeug in einem Schwenklager um zwei sich senkrecht schneidende Achsen schwenkbar gelagert ist. Das Werkzeug wird durch mehrere, in einer Ebene gleichmäßig über den Umfang des Werkzeugs verteilte, mit Druckluft beaufschlagte Kolben zentriert, die das Werkzeug bei einer Auslenkung aus einer zentralen Position mit einer Rückstellkraft in Richtung der zentralen Position beaufschlagen.So is, for example, from the DE 37 43 091 A1 a tool holder with an evasion mechanism for the tool is known, in which a bearing body for the tool is pivotally mounted in a pivot bearing about two perpendicularly intersecting axes. The tool is centered by a plurality of compressed air pistons distributed in a plane uniformly around the circumference of the tool, which act upon the tool at a deflection from a central position with a restoring force toward the central position.

In der EP 1 052 044 A1 ist eine ähnliche Werkzeughalterung mit einem Ausweichmechanismus beschrieben, der ebenfalls ein Schwenklager für die Auslenkung des Werkzeugs aufweist. Die Mittel zum Rückstellen des ausgelenkten Werkzeugs in die Ruhelage sind durch parallel zur Werkzeuglängsachse wirkende Kolben gebildet, die mit einer Stoßfläche an dem das Werkzeug einspannenden Element in Wirkverbindung stehen.In the EP 1 052 044 A1 a similar tool holder is described with an evasive mechanism, which also has a pivot bearing for the deflection of the tool. The means for returning the deflected tool to the rest position are formed by pistons acting parallel to the tool longitudinal axis, which are in operative connection with an abutment surface on the element clamping the tool.

Weiterhin ist eine Werkzeughalterung mit kraftgesteuertem Ausweichmechanismus der Firma Schmid & Wezel bekannt, wie sie in den 1a und 1b beispielhaft veranschaulicht ist. Auch bei dieser Werkzeughalterung wird das Bearbeitungswerkzeug 3 durch eine Halteeinrichtung (Lagerkörper 19) aufgenommen, die innerhalb einer Werkzeugaufnahme 8 über die Lagerung 20 schwenkbar gelagert ist. 1a zeigt das Werkzeug 3 dabei in der Ruheposition, 3b in einer ausgelenkten Stellung. Das Werkzeug wird in dieser ausgelenkten Stellung mit einer Rückstellkraft beaufschlagt, die durch parallel zur Werkzeuglängsachse 18 wirkende Kolben 6 erzeugt wird, die mit einer druckbeaufschlagten Kammer 17 in Verbindung stehen.Furthermore, a tool holder with force-controlled evasion mechanism of the company Schmid & Wezel is known, as in the 1a and 1b is exemplified. Also with this tool holder, the machining tool 3 by a holding device (bearing body 19 ) taken within a tool holder 8th about the storage 20 is pivotally mounted. 1a shows the tool 3 while in the resting position, 3b in a deflected position. The tool is acted upon in this deflected position with a restoring force, which is parallel to the tool longitudinal axis 18 acting pistons 6 is generated with a pressurized chamber 17 keep in touch.

Bei den bekannten Werkzeughalterungen mit kraftgesteuertem Ausweichmechanismus, wie sie vorangehend kurz dargelegt wurden, lässt sich häufig das Werkzeug nicht im Schwerpunkt aufnehmen. Dies führt zu erhöhten Kräften innerhalb der Werkzeughalterung, die bei der Konstruktion berücksichtigt werden müssen.at the known tool holders with force-controlled evasion mechanism, As stated briefly above, the tool is often not in the Focus on this leads to to increased forces inside the tool holder, which takes into account in the design Need to become.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Werkzeughalterung mit kraftgesteuertem Ausweichmechanismus bereitzustellen, die eine Aufnahme des Werkzeuges auch im Schwerpunkt ohne Weiteres ermöglicht.The Object of the present invention is a tool holder to provide with force-controlled evasion mechanism, the one Recording of the tool also in the center of gravity readily possible.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Aufgabe wird mit der Werkzeughalterung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Werkzeughalterung sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.The Task is solved with the tool holder according to claim 1. advantageous Embodiments of the tool holder are the subject of the dependent claims or can be found in the following description and the exemplary embodiments.

Die vorliegende Werkzeughalterung mit kraftgesteuertem Ausweichmechanismus umfasst eine Halteeinrichtung für das Werkzeug, eine Werkzeugaufnahme mit einem zentralen Durchlass für das Werkzeug und einer Lagerung für die Halteeinrichtung sowie um den zentralen Durchlass an einem inneren Umfang der Werkzeugaufnahme angeordnete Rückstellmittel, durch die das Werkzeug bei Auslenkung aus einer zentralen Position, im Folgenden auch als Ruheposition bezeichnet, mit einer Rückstellkraft in Richtung der zentralen Position beaufschlagt wird. Die vorliegende Werkzeughalterung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lagerung eine Verschiebung der Halteeinrichtung in zwei Dimensionen in einer Ebene senkrecht zur Werkzeuglängsachse ermöglicht.The present tool holder with force-controlled evasion mechanism comprises a holding device for the tool, a tool holder with a central passage for the Tool and a storage for the holding device and around the central passage at an inner Scope of the tool holder arranged return means, through which the Tool for deflection from a central position, hereinafter also designated as rest position, with a restoring force in the direction of central position is applied. The present tool holder draws characterized in that the storage a displacement of the holding device in two dimensions in a plane perpendicular to the tool's longitudinal axis allows.

Bei der vorliegenden Werkzeughalterung wirkt somit der Ausweichmechanismus nicht über eine Schwenkbewegung des Werkzeugs, bei der die Werkzeugspitze in Polarkoordinaten ausgelenkt wird. Der Ausweichmechanismus erzeugt im vorliegenden Fall vielmehr eine Ausweichbewegung des gesamten Werkzeugs in einer Ebene senkrecht zur Werkzeuglängsachse, so dass die Werkzeugspitze in kartesischen Koordinaten (x, y) ausgelenkt wird. Durch diesen Ausweichmechanismus wird eine Aufnahme des Werkzeuges im Schwerpunkt auf einfache Weise ermöglicht, der erforderliche Raum für die Auslenkung unabhängig von der Länge des Werkzeuges ist. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der vorliegenden Werkzeughalterung besteht darin, dass das Werkzeug während der Bearbeitung unabhängig von seiner Auslenkung immer unter dem gleichen Winkel am Werkstück angreift, so dass eine genaue Einstellung zur Kante möglich wird. Bevorzugt dient die vorliegende Werkzeughalterung zur Aufnahme von Druckluftschleifspindeln zum Entgraten aller Arten von Werkstücken in Material und Form. Selbstverständlich lässt sich anstelle eines Druckluftwerkzeuges auch jedes andere angetriebene oder nicht angetriebene Werkzeug mit der vorliegenden Werkzeughalterung einsetzen.In the present tool holder thus the escape mechanism does not affect a pivotal movement of the tool, in which the tool tip is deflected in polar coordinates. Rather, in the present case, the avoidance mechanism generates an evasive movement of the entire tool in a plane perpendicular to the tool longitudinal axis, so that the tool tip is deflected in Cartesian coordinates (x, y). By this evasion mechanism a recording of the tool in the center of gravity is made possible in a simple manner, the space required for the deflection is independent of the length of the tool. Another significant advantage of the present tool holder is that the movement regardless of its deflection engages always at the same angle on the workpiece during machining, so that an accurate adjustment to the edge is possible. Preferably, the present tool holder is used to hold compressed air grinding spindles for deburring all types of workpieces in material and form. Of course, any other powered or non-powered tool can be used with the present tool holder instead of a pneumatic tool.

Vorzugsweise werden die Rückstellmittel zur Erzeugung der Rückstellkraft bei einer Auslenkung des Werkzeugs durch pneumatische Kolben gebildet, die gleichmäßig im Innenumfang des Durchlasses der Werkzeugaufnahme angeordnet sind und senkrecht zur Werkzeuglängsachse wirken. Über den Druck eines Druckreservoirs, bspw. einer Druckkammer, mit denen diese Kolben in Verbindung stehen, lässt sich die Rückstellkraft auf einfache Weise einstellen. Die maximale Auslenkmöglichkeit der Kolben ist dabei begrenzt, damit bei einer Auslenkung nur die Kolben auf das Werkzeug wirken, in deren Richtung das Werkzeug ausgelenkt wird.Preferably become the return means for generating the restoring force formed at a deflection of the tool by pneumatic pistons, the even in the inner circumference the passage of the tool holder are arranged and perpendicular to the tool longitudinal axis Act. about the pressure of a pressure reservoir, for example. A pressure chamber, with which These pistons are connected, the restoring force can be set in a simple manner. The maximum deflection possibility the piston is limited, so that at a deflection only the Pistons act on the tool, in the direction of the tool deflected becomes.

In einer weiteren Ausgestaltung wird an Stelle der Kolben ein mit Druckluft befüllter Schlauch eingesetzt, der um den Innenumfang des Durchlasses der Werkzeugaufnahme verläuft und das Werkzeug in dieser Ebene vollständig umschließt. Der Wirkmechanismus ist in diesem Fall vergleichbar dem der vorangehend erläuterten pneumatischen Kolben. Selbstverständlich lassen sich jedoch auch andere Mittel, wie bspw. federnde Elemente an Stelle der Kolben oder des Druckluftschlauches einsetzen.In Another embodiment is in place of the piston with a compressed air filled Hose inserted around the inner circumference of the passage of the Tool holder runs and completely encloses the tool in this plane. Of the The mechanism of action in this case is comparable to that of the previous one explained pneumatic piston. Of course, however, can also be other means, such as, for example, resilient elements in place of the piston or the compressed air hose.

Die vorliegende Werkzeughalterung kann entweder von einem Roboter über das Werkstück geführt oder stationär eingespannt werden, wobei dann das Werkstück gegenüber der Werkzeughalterung bzw. dem darin befindlichen Werkzeug bewegt wird. In beiden Fällen weist die Werkzeughalterung ein Ankoppelelement auf, mit dem sie am Roboterarm oder in der stationären Halterung fixierbar ist. Dieses Ankoppelelement ist mit der Werkzeugaufnahme verbunden und kann bspw. als Trägerplatte ausgebildet sein, die in einer Ebene parallel zur Werkzeuglängsachse ausgerichtet ist. In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung ist die Werkzeugaufnahme an dieser Trägerplatte in Richtung parallel zur Werkzeuglängsachse verschiebbar gelagert. Weiterhin sind in dieser Ausgestaltung Rückstellmittel vorgesehen, durch die die Werkzeugaufnahme bei Verschiebung aus einer zentralen Position bzw. Ruhestellung in Richtung parallel zur Werkzeuglängsachse mit einer Rückstellkraft in Richtung der zentralen Position beaufschlagt wird. Hierdurch wird nicht nur eine kraftgesteuerte Ausweichmöglichkeit in der Ebene senkrecht zur Werkzeuglängsachse, in der vorliegenden Patentanmeldung als x-y-Ebene bezeichnet, sondern auch in Richtung der Werkzeuglängsachse, der z-Richtung, ermöglicht. Auch hier erfolgt eine entsprechende Rückstellung, bspw. über druckbeaufschlagte Kolben. Die vorliegende Werkzeughalterung ist dabei vorzugsweise modular aufgebaut, so dass vom Benutzer ohne Änderungen an der Werkzeugaufnahme selbst die Auslenkmöglichkeit in z-Richtung auf einfache Weise zusätzlich implementiert werden kann.The present tool holder can either by a robot over the workpiece guided or stationary be clamped, in which case the workpiece relative to the tool holder or the tool is moved. In both cases, points the tool holder on a coupling element, with which they on the robot arm or in the stationary one Holder is fixable. This coupling element is with the tool holder connected and can, for example, as a support plate be formed in a plane parallel to the tool axis is aligned. In a very advantageous embodiment the tool holder on this carrier plate in the direction parallel to the tool longitudinal axis slidably mounted. Furthermore, in this embodiment restoring means provided by the tool holder when moving out a central position or rest position in parallel direction to the tool longitudinal axis with a restoring force is acted upon in the direction of the central position. hereby not only is a force-controlled alternative possibility in the plane perpendicular to the tool axis, in the present patent application referred to as x-y plane, but also in the direction of the tool longitudinal axis, z direction. Again, there is a corresponding provision, for example. About pressurized Piston. The present tool holder is preferably Modular design, allowing the user to change without changing the tool holder itself the possibility of deflection in the z-direction can also be implemented in a simple way can.

Weiterhin sind an der Werkzeughalterung vorzugsweise mehrere Arretierungselemente vorgesehen, mit der die Ausweichmöglichkeit in einzelnen Richtungen, d. h. in x- und/oder y- und/oder z-Richtung verhindert werden kann, ohne die Ausweichmöglichkeiten in den jeweils anderen Richtungen zu behindern. Diese Arretierungselemente können bspw. als Stifte ausgeführt werden, die in entsprechende Öffnungen oder Führungen an der Halteeinrichtung und/oder der Werkzeugaufnahme eingreifen, so dass sich diese nur noch in einer oder beiden verbleibenden Richtungen bewegen kann. Die Ansteuerung dieser Arretierungselemente kann über Pneumatikzylinder erfolgen.Farther are on the tool holder preferably a plurality of locking elements provided with the possibility of evasion in individual directions, d. H. can be prevented in the x and / or y and / or z direction, without the alternatives in the other directions to hinder. These locking elements can, for example. designed as pins be in corresponding openings or guided tours engage the holding device and / or the tool holder, so that these only remain in one or both remaining directions can move. The activation of these locking elements can via pneumatic cylinders respectively.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Sensorik zur Detektion einer vorgebbaren maximalen Auslenkung des Werkzeugs vorgesehen. Bei Erkennen dieser maximalen Auslenkung in zumindest einer der möglichen Ausweichrichtungen generiert eine Steuereinheit, die mit der Sensorik verbunden ist, ein Signal zur Unterbrechung des Werkzeugantriebs. Diese Sensorik kann bspw. durch kapazitive Elemente, induktive Elemente oder Piezoelemente realisiert werden.In a further advantageous embodiment is a sensor for Detection of a predetermined maximum deflection of the tool provided. at Recognize this maximum deflection in at least one of the possible Avoidance directions generate a control unit that works with the sensors connected, a signal for interrupting the tool drive. This sensor can, for example, by capacitive elements, inductive elements or piezoelectric elements can be realized.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Werkzeughalterung ist weiterhin eine Einrichtung vorgesehen, die das bspw. beim Anschalten des Werkzeugantriebs oder beim ersten Kontakt mit dem Werkzeug auftretende Drehmoment abstützt. Diese Einrichtung kann durch eine zwischen dem Werkzeug und der Werkzeugaufnahme befestigen Faltenbalg, einem zwischen dem Werkzeug und der Werkzeugaufnahme wirkenden Federmechanismus oder durch einen Kontakt der pneumatischen Kolben mit dem Werkzeug über Kugeln realisiert sein, die in ovale Ausnehmungen am Werkzeug eingreifen. Auch andere Mittel für den Momentabtrag sind denkbar, die die Bewegung des Werkzeugs in der xy-Ebene nicht beeinträchtigen.In a further advantageous embodiment of the present tool holder Furthermore, a device is provided which, for example, when turning on the tool drive or the first contact with the tool occurring Torque is supported. This device can be replaced by a between the tool and the Tool holder attach bellows, one between the tool and the tool holder acting spring mechanism or by a Contact of the pneumatic pistons with the tool via balls be realized, which engage in oval recesses on the tool. Also other means for the moment removal are conceivable, which is the movement of the tool in the Do not interfere with xy level.

Durch die vorgenannten Ausgestaltungen der Werkzeughalterung kann somit auch eine Auslenkung in z-Richtung realisiert werden. Weiterhin ermöglicht eine der Ausgestaltungen die Fixierung aller 3 Auslenkrichtungen unabhängig voneinander. Durch die Sensoren zur Überwachung der jeweiligen Auslenkung kann ein Überlastschutz realisiert werden, der wirkt, sobald die maximale Auslenkung erreicht ist.By the aforementioned embodiments of the tool holder thus a deflection in the z direction can be realized. Furthermore, one of the embodiments allows the fixation of all 3 deflection directions independently. By the sensors for monitoring the respective deflection, an overload protection can be realized, which acts as soon as the maximum deflection is reached is.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of drawings

Die vorliegende Werkzeughalterung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:The Present tool holder will be described below with reference to embodiments explained in more detail in conjunction with the drawings. Hereby show:

1 ein Beispiel für das Funktionsprinzip einer Werkzeughalterung gemäß dem Stand der Technik; 1 an example of the principle of operation of a tool holder according to the prior art;

2 ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Werkzeughalterung in Explosionsansicht; 2 an embodiment of the present tool holder in exploded view;

3 die Werkzeughalterung der 2 in montiertem Zustand; 3 the tool holder of 2 in assembled condition;

4 eine schematische Darstellung der Werkzeughalterung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 4 a schematic representation of the tool holder according to another embodiment of the present invention;

5 eine schematische Darstellung der Werkzeughalterung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 5 a schematic representation of the tool holder according to another embodiment of the present invention;

6 ein Beispiel für den Momentabtrag bei einer Werkzeughalterung gemäß der vorliegenden Erfindung; und 6 an example of the torque removal in a tool holder according to the present invention; and

7 eine schematische Darstellung einer Werkzeughalterung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 7 a schematic representation of a tool holder according to another embodiment of the present invention.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to execute the invention

Die 1 zeigt in den Teilabbildungen a) und b) das Prinzip des Ausweichmechanismus der bekannten Werkzeughalterungen der Firma Schmid und Wezel. Dieser Schwenkmechanismus, bei dem die Werkzeugspitze in Polarkoordinaten ausgelenkt wird, wurde bereits im einleitenden Teil der vorliegenden Beschreibung näher erläutert.The 1 shows in the sub-figures a) and b) the principle of the evasion mechanism of the known tool holders from Schmid and Wezel. This pivoting mechanism, in which the tool tip is deflected in polar coordinates, has already been explained in detail in the introductory part of the present description.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Werkzeughalterung in Explosionsansicht. Das Bearbeitungswerkzeug 3 ist hierbei von einem Kraftring 5 umgeben, der eine Komponente der Halteeinrichtung des vorliegenden Werkzeughalters darstellt. Der Kraftring 5 liegt kraftschlüssig am Werkzeug 3 an und wird zwischen die obere Scheibe 4 und untere Scheibe 10 geklemmt. Diese beiden Scheiben liegen im zusammengebauten Zustand des Werkzeughalters auf den beiden Lagern 7 oberhalb und unterhalb der inneren Umrandung des Durchlasses 26 der Werkzeugaufnahme 8 auf. Diese Lager 7, von denen in der Figur nur das obere schematisch angedeutet ist, ermöglichen eine Verschiebung der durch die beiden Scheiben 4, 10 und den Kraftring 5 gebildeten Halteeinrichtung mit dem eingespannten Werkzeug 3 in der Ebene senkrecht zur Werkzeuglängsachse 18. Durch den einfachen Austausch des Klemm- bzw. Kraftrings 5 lassen sich somit bei genügend großer Öffnung in den beiden Scheiben 4 und 10 Werkzeuge unterschiedlichen Durchmessers aufnehmen. Dies ermöglicht einen einfachen Austausch der Werkzeuge ohne die Notwendigkeit unterschiedlicher Werkzeughalterungen. 2 shows an embodiment of the present tool holder in exploded view. The editing tool 3 is here of a power ring 5 surrounded, which represents a component of the holding device of the present tool holder. The power ring 5 is force-fitting on the tool 3 and is between the top disc 4 and lower disc 10 clamped. These two discs are in the assembled state of the tool holder on the two bearings 7 above and below the inner border of the passage 26 the tool holder 8th on. These bearings 7 of which in the figure only the upper one is indicated schematically, allow a displacement of the through the two discs 4 . 10 and the power ring 5 formed holding device with the clamped tool 3 in the plane perpendicular to the tool longitudinal axis 18 , Through the simple replacement of the clamping or force ring 5 can thus be with sufficiently large opening in the two discs 4 and 10 Pick up tools of different diameters. This allows easy replacement of tools without the need for different tool holders.

Durch die Lagerung in der x-y-Ebene über die Lager 7 oberhalb und unterhalb der Aufnahme 8 wird eine Ausweichbewegung des Werkzeugs 3 in beliebige Richtungen innerhalb dieser Ebene ermöglicht. Innerhalb des Durchlasses 26 der Werkzeugaufnahme 8 sind gleichmäßig verteilt pneumatische Kolben 6 angeordnet, die mit einem Druckluftreservoir in Verbindung stehen. Durch diese Kolben 6, die das Werkzeug 3 in einer zentralen Position innerhalb des Durchlasses 26 positionieren, wird bei einer Auslenkung des Werkzeugs 3 eine Rückstellkraft auf das Werkzeug ausgeübt, die in Richtung der zentralen Position wirkt. Die Größe der Rückstellkraft ist von der Höhe des Drucks im Druckluftreservoir abhängig und beliebig einstellbar, so dass bspw. auf unterschiedlich ausgeprägte Gratstärken des Werkstücks bei der Bearbeitung mit dem Bearbeitungswerkzeug 3 reagiert werden kann. Die radiale Anordnung der Kolben 6 ermöglicht dabei in Verbindung mit der Lagerung 7 die rein kartesische Auslenkung der Werkzeugspitze. In einem Betriebszustand, in dem sich die Werkzeugspitze nicht im Eingriff mit dem Werkstück befindet, erfolgt eine Rückstellbewegung in die Ruhestellung. Dies wird ermöglicht, indem jeder einzelne Kolben 6 nur über den einfachen Hub von bspw. 7 mm verfügt. Bewegt sich das Werkzeug 3 in eine Richtung, wird die Gegenkraft durch den in Bewegungsrichtung liegenden Kolben erzeugt. Der gegenüberliegende Kolben bewegt sich dann aufgrund des begrenzten Hubs nicht mit, so dass sich das System ohne nennenswerten Widerstand – nur gegen die Reibungskraft der Lagerung – in die Ruhestellung zurückbewegen kann.By storing in the xy plane over the bearings 7 above and below the picture 8th becomes an evasive movement of the tool 3 in any direction within this plane. Inside the passage 26 the tool holder 8th are evenly distributed pneumatic pistons 6 arranged, which communicate with a compressed air reservoir. Through these pistons 6 that the tool 3 in a central position within the passage 26 Position is at a deflection of the tool 3 a restoring force is exerted on the tool, which acts in the direction of the central position. The size of the restoring force is dependent on the height of the pressure in the compressed air reservoir and can be set as desired, so that, for example, to different degrees of burrs of the workpiece during machining with the machining tool 3 can be reacted. The radial arrangement of the pistons 6 allows in connection with the storage 7 the purely Cartesian deflection of the tool tip. In an operating state in which the tool tip is not in engagement with the workpiece, a return movement takes place in the rest position. This is made possible by every single piston 6 only has the simple stroke of, for example, 7 mm. Does the tool move? 3 in one direction, the counterforce is generated by the piston lying in the direction of movement. The opposite piston then does not move due to the limited stroke, so that the system can move back without much resistance - only against the frictional force of the storage - in the rest position.

Die Werkzeugaufnahme 8 wird oben und unten noch mit entsprechenden Abdeckplatten 2 bzw. 11 abgeschlossen. Innerhalb der oberen Abdeckplatte 2 sind hierbei Pneumatikzylinder 1 zu erkennen, die bei Betätigung mit Stiften in die obere Scheibe 4 eingreifen und eine Arretierung in x- und/oder y-Richtung bewirken. Hierbei ist es möglich, das Werkzeug lediglich in einer Richtung zu fixieren, so dass es in den verbleibenden Richtungen frei beweglich ist. Die Arretierung selbst erfolgt über die in der Figur nicht erkennbaren Stifte, die mit Hilfe der Pneumatikzylinder 1 oder jeder anderen Art von Aktoren, bspw. hydraulisch oder elektronisch, zum Eingriff in die obere Scheibe 4 bewegt werden.The tool holder 8th is still up and down with appropriate cover plates 2 respectively. 11 completed. Inside the upper cover plate 2 here are pneumatic cylinders 1 to recognize that when actuated with pins in the upper disc 4 engage and cause a lock in the x and / or y direction. Here, it is possible to fix the tool only in one direction, so that it is freely movable in the remaining directions. The locking itself is done via the non-recognizable in the figure pins, with the help of the pneumatic cylinder 1 or any other type of actuators, for example hydraulically or electronically, for engagement in the upper disc 4 to be moved.

In der in 2 dargestellten Ausgestaltung weist die Werkzeughalterung weiterhin eine Trägerplatte 14 mit einer Führung bzw. einem Lager 15 auf, in der die Aufnahme 8, im vorliegenden Fall über eine damit verbundene Platte 16, in Richtung parallel zur Werkzeuglängsachse 18, der z-Richtung, verschoben werden kann. Auch dieser Verschiebung aus einer Ruheposition wird über den Pneumatikkolben 13 eine Rückstellkraft entgegengesetzt. Der Druck in dem Pneumatikkolben 13 ist hierbei unabhängig vom Druck der Kolben 6 variabel einstellbar. Die Bewegung in dieser z-Richtung kann wie bereits die Bewegung in der x- und y-Richtung über einen entsprechenden Pneumatikzylinder 12 arretiert werden. Über diese Trägerplatte 14 wird im vorliegenden Beispiel weiterhin die Anbindung an einen Roboter oder eine stationäre Aufnahme für die Werkzeughalterung realisiert.In the in 2 illustrated embodiment, the tool holder further comprises a support plate 14 with a guide or a camp 15 on, in the recording 8th , in the present case via an associated plate 16 , in the direction parallel to the tool longitudinal axis 18 , the z direction, can be moved. This shift from a rest position is also via the pneumatic piston 13 a restoring force opposite. The pressure in the pneumatic piston 13 is independent of the pressure of the pistons 6 variably adjustable. The movement in this z-direction, like the movement in the x- and y-direction, can take place via a corresponding pneumatic cylinder 12 be arrested. About this carrier plate 14 In the present example, the connection to a robot or a stationary receptacle for the tool holder is realized.

Mit dieser Ausgestaltung der vorliegenden Werkzeughalterung lässt sich somit nicht nur eine Auslenkung in der x-y-Ebene sondern auch eine Auslenkung in z-Richtung realisieren.With This embodiment of the present tool holder can be thus not only a deflection in the x-y plane but also a Implement deflection in z-direction.

Bei der vorliegenden Werkzeughalterung lässt sich auch ein Überlastschutz durch jede Art von Sensorik realisieren, die sowohl im inneren als auch im äußeren Bereich der Werkzeughalterung angebracht werden kann. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, eine Piezofolie an der Innenseite der oberen Abdeckplatte 2 anzubringen. Lenkt das Bearbeitungswerkzeug aus, so berührt im Überlastfall die obere Scheibe 4 der Halteeinrichtung die Innenseite der Platte 2 und die Piezofolie löst ein Signal aus.In the present tool holder, an overload protection can be realized by any type of sensor, which can be mounted both in the inner and in the outer region of the tool holder. For example, there is the possibility of a piezo film on the inside of the upper cover plate 2 to install. If the processing tool deflects, the upper disc touches in case of overload 4 the holding device the inside of the plate 2 and the piezo foil triggers a signal.

Eine weitere Möglichkeit besteht in der Anbringung eines kapazitiven Sensors, wobei die obere Platte 2 und die obere Scheibe 4 dann jeweils eine Kondensatorplatte des Sensors darstellen. Bei Bewegung wird die Dieelektrizität des Kondensators verändert. Ist die Bewegung ausreichend groß, so schaltet der Werkzeugantrieb ab.Another possibility is to mount a capacitive sensor, the top plate 2 and the top disc 4 then each represent a capacitor plate of the sensor. When moving the electricity of the capacitor is changed. If the movement is sufficiently large, the tool drive switches off.

Bei Einsatz eines induktiven Sensors kann an der oberen Platte 2 beispielsweise ein Kreisring aus Kunststoff angebracht werden, dessen Innenradius dem gewünschten Radius der maximalen Auslenkung des Werkzeugs entspricht. Der beispielsweise stiftförmige induktive Sensor wird in dieser Ausgestaltung so an der oberen Scheibe 4 befestigt, dass er im Ruhezustand des Werkzeugs unter dem Zentrum des Kreisrings liegt. Bei Auslenkung des Werkzeugs detektiert der induktive Sensor den Materialwechsel, sobald er den Innenradius des Kreisrings überschreitet, und schaltet den Werkzeugantrieb ab.When using an inductive sensor can on the top plate 2 For example, a circular ring made of plastic are attached, whose inner radius corresponds to the desired radius of the maximum deflection of the tool. The example, pin-shaped inductive sensor is in this embodiment so on the upper disc 4 fixed so that it lies under the center of the annulus when the tool is at rest. Upon deflection of the tool, the inductive sensor detects the material change as soon as it exceeds the inner radius of the annulus, and switches off the tool drive.

3 zeigt schließlich die in 2 in Explosionsansicht dargestellte Werkzeughalterung in montiertem Zustand. Mit dem eingespannten Werkzeug 3 wird hierbei gerade die Kante eines Werkstücks 21 entgratet. In der Figur ist weiterhin ein Faltenbalg 22 zu erkennen, der zwischen dem Werkzeug 3 und der Werkzeugaufnahme 8 wirkt. 3 finally shows the in 2 in exploded view tool holder in the assembled state. With the clamped tool 3 This is just the edge of a workpiece 21 boned. In the figure is still a bellows 22 to recognize the between the tool 3 and the tool holder 8th acts.

Dies ist in der folgenden 4 schematisch dargestellt. Die Figur zeigt in der oberen Teilabbildung a) das Bearbeitungswerkzeug 3 in der Ruhestellung in einer zentralen Position innerhalb der Werkzeugaufnahme 8, von der in dieser Darstellung nur ein Abschnitt zu erkennen ist. Das Werkzeug 3 ist hierbei zwischen der oberen Scheibe 10 und der unteren Scheibe 4 eingespannt, die über die Lagerung 7 an der Werkzeugaufnahme 8 in der x-y-Ebene in beliebigen Richtungen Ausweichbewegungen mit dem Werkzeug 3 vollführen können. In der Figur sind auch die am Innenumfang der Aufnahme 8 zentral angeordneten Kolben 6 zu erkennen, die die Rückstellkräfte für eine Rückkehr des ausgelenkten Werkzeugs 3 in die Ruheposition erzeugen. Diese Kolben 6 sind mit einer umlaufenden druckbeaufschlagten Kammer 23 verbunden.This is in the following 4 shown schematically. The figure shows in the upper part of Figure a) the machining tool 3 in the rest position in a central position within the tool holder 8th , of which only a section can be seen in this illustration. The tool 3 is here between the upper disc 10 and the lower disc 4 clamped over the storage 7 at the tool holder 8th in the xy-plane in any direction evasive movements with the tool 3 can perform. In the figure are also on the inner circumference of the recording 8th centrally located pistons 6 to recognize the restoring forces for a return of the deflected tool 3 to the rest position. These pistons 6 are with a circulating pressurized chamber 23 connected.

Durch die Bearbeitung oder durch das Anschalten des Werkzeugs 3 wird ein Moment erzeugt, das entsprechend in der Werkzeughalterung abgestützt werden muss. Dies kann in einer Ausgestaltung des vorliegenden Werkzeughalters über den Faltenbalg 22 erfolgen, der eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Werkzeugaufnahme 8 und dem Werkzeug 3 erzeugt. Der Faltenbalg 22 ist hierbei jeweils auf einer Seite fest mit dem Bearbeitungswerkzeug 3 und auf der anderen Seite fest mit der Werkzeugaufnahme 8 verbunden. Der Faltenbalg 22 kann beispielsweise aus Metall oder aus Kunststoff bestehen.By machining or by turning on the tool 3 a moment is generated, which must be supported accordingly in the tool holder. This can in one embodiment of the present tool holder on the bellows 22 take place, the a positive connection between the tool holder 8th and the tool 3 generated. The bellows 22 is in each case fixed on one side with the machining tool 3 and on the other side firmly with the tool holder 8th connected. The bellows 22 may for example consist of metal or plastic.

Der 4b) ist das Bearbeitungswerkzeug 3 im ausgelenkten Zustand zu erkennen, bei dem durch den linken Kolben eine Rückstellkraft auf das Werkzeug 3 ausgeübt wird. Der gegenüberliegende Kolben bewegt sich hierbei gegen einen Anschlag, so dass er keinerlei Kraft mehr auf das Bearbeitungswerkzeug 3 ausübt. Auf diese Weise kehrt das Bearbeitungswerkzeug 3 in die Ruheposition zurück, sobald es keinen Kontakt mit dem Werkstück mehr hat.Of the 4b ) is the editing tool 3 to recognize in the deflected state, in which by the left piston a restoring force on the tool 3 is exercised. The opposite piston moves against a stop so that it no longer has any force on the machining tool 3 exercises. In this way, the editing tool returns 3 in the rest position, once it has no contact with the workpiece more.

Die Aufnahme des bei Anschalten des Werkzeugs oder bei Beginn der Bearbeitung aufzunehmenden Moments kann auch durch Kugeln 24 erfolgen, die auf den radial angeordneten Kolben 6 sitzen, wie dies in der 5 angedeutet ist. Im oberen Teil dieser Figur sind hierbei die Kugeln 24 von der Seite zu erkennen, die sich in einer ovalen Aussparung des Bearbeitungswerkzeugs 3 abstützen. Diese ovale Form ermöglicht sowohl die Kraftübertragung als auch die Bewegung in der x-y-Ebene. Dies ist im unteren Teil der Figur in Draufsicht nochmals dargestellt.The recording of the moment to be taken when the tool is switched on or when the machining begins can also be done by means of balls 24 done on the radially arranged piston 6 sit like this in the 5 is indicated. In the upper part of this figure here are the balls 24 can be seen from the side, resulting in an oval recess of the machining tool 3 support. This oval shape allows both power transmission and movement in the xy plane. This is shown again in plan view in the lower part of the figure.

Eine weitere Möglichkeit der Abtragung des Momentes ist in der 6 veranschaulicht, die ebenfalls eine Draufsicht entsprechend dem unteren Teil der 5 darstellt. In dieser Abbildung sind Spiralfedern 27 zwischen der Aufnahme 8 und dem Bearbeitungswerkzeug 3 montiert, über die die Rotationsbewegung des Werkzeugs 3 abgefangen und die x-y-Bewegung nicht behindert wird.Another way of removing the Moment is in the 6 which also shows a plan view corresponding to the lower part of 5 represents. In this illustration are spiral springs 27 between the recording 8th and the editing tool 3 mounted, over which the rotational movement of the tool 3 intercepted and the xy movement is not hindered.

7 zeigt schließlich ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Ausgestaltung der vorliegenden Werkzeughalterung in schematischer Darstellung. In dieser Ausgestaltung, die ansonsten der der vorangehenden Figuren entsprechen kann, wird anstelle der radial im Durchlass 26 der Werkzeugaufnahme 8 angeordneten Kolben 6 ein druckbeaufschlagter Schlauch 25 eingesetzt. Dieser druckbeaufschlagte Schlauch 25 erzeugt vergleichbare Rückstellkräfte wie die Kolben 6. In der 7a) ist hierbei das Bearbeitungswerkzeug 3 in Ruhestellung zu erkennen, in der der umlaufende Schlauch 27 an jeder Stelle den gleichen Durchmesser aufweist. Bei einer Auslenkung des Bearbeitungswerkzeugs 3, wie dies in der 7b) dargestellt ist, wird der Schlauch 27 auf einer Seite gequetscht, so dass die entsprechende Rückstellkraft in die Ruhestellung erzeugt wird. 7 Finally, shows a further embodiment of an embodiment of the present tool holder in a schematic representation. In this embodiment, which may otherwise correspond to that of the preceding figures, instead of the radial in the passage 26 the tool holder 8th arranged piston 6 a pressurized hose 25 used. This pressurized hose 25 generates comparable restoring forces as the pistons 6 , In the 7a ) is the editing tool 3 to recognize at rest, in which the circulating hose 27 has the same diameter at each point. At a deflection of the machining tool 3 like this in the 7b ) is shown, the hose is 27 squeezed on one side, so that the corresponding restoring force is generated in the rest position.

Durch seinen runden Querschnitt hat der Schlauch 27 das Bestreben, sich stets in seine Ausgangsform zurückzubewegen. Auf diese Weise entsteht, abhängig vom Druck im Schlauch 27, eine resultierende Kraft, die das Bearbeitungswerkzeug 3 zurück in seine zentrale Position bewegt.The hose has a round cross-section 27 the endeavor to always return to its original form. In this way arises, depending on the pressure in the hose 27 , a resultant force that is the editing tool 3 moved back to its central position.

11: Pneumatikzylinderpneumatic cylinder
22: obere Abdeckplatteupper cover
33: Bearbeitungswerkzeugprocessing tool
44: obere Scheibeupper disc
55: Kraftringpower ring
66: Kolbenpiston
77: Lagercamp
88th: Werkzeugaufnahmetool holder
99: Versorgungsanschlusssupply terminal
1010: untere Scheibelower disc
1111: untere Abdeckplattelower cover
1212: Pneumatikzylinderpneumatic cylinder
1313: Pneumatikkolbenpneumatic piston
1414: Trägerplattesupport plate
1515: Lagercamp
1616: Platteplate
1717: druckbeaufschlagte Kammerpressurized chamber
1818: Werkzeuglängsachsetool longitudinal axis
1919: Lagerkörperbearing body
2020: Schwenklagerpivot bearing
2121: Werkstückworkpiece
2222: Faltenbalgbellow
2323: druckbeaufschlagte Kammerpressurized chamber
2424: Kugelnroll
2525: druckbeaufschlagter Schlauchpressurized tube
2626: zentraler Durchlasscentrally passage
2727: Spiralfederncoil springs

Claims

Tool holder with force-controlled evasion mechanism, comprising a holding device ( 4 . 5 . 10 ) for the tool ( 3 ), a tool holder ( 8th ) with a central passage ( 26 ) for the tool ( 3 ) and a storage ( 7 ) for the holding device ( 4 . 5 . 10 ) and on an inner circumference of the tool holder ( 8th ) around the central passage ( 26 ) arranged first return means ( 6 . 25 ) through which the tool ( 3 ) is acted upon deflection from a central position with a restoring force in the direction of the central position, characterized in that the storage ( 7 ) a displacement of the holding device ( 4 . 5 . 10 ) in two dimensions in a plane perpendicular to the tool longitudinal axis ( 18 ).

Tool holder according to claim 1, characterized in that the first return means ( 6 . 25 ) pneumatic pistons ( 6 ) are.

Tool holder according to claim 1, characterized in that the first return means ( 6 . 25 ) by one around the inner periphery of the tool holder ( 8th ) circumferential, filled with compressed air hose ( 25 ) formed on the tool ( 3 ) is present.

Tool holder according to one of claims 1 to 3, characterized in that the holding device ( 4 . 5 . 10 ) through two discs ( 4 . 10 ) with a central opening and between the panes ( 4 . 10 ) clampable clamping ring ( 6 ) for the tool ( 3 ) are formed, wherein the discs ( 4 . 10 ) on both sides of the tool holder ( 8th ) on one bearing of the storage ( 7 ) rest.

Tool holder according to one of claims 1 to 4, characterized in that the tool holder ( 8th ) on at least one side in a direction parallel to the tool longitudinal axis ( 18 ) running a carrier ( 14 ) is slidably mounted and on the carrier ( 14 ) second return means ( 13 ) are provided, through which the tool holder ( 8th ) when deflected from a central position in a direction parallel to the tool longitudinal axis ( 18 ) is acted upon by a restoring force in the direction of the central position.

Tool holder according to one of claims 1 to 5, characterized in that one or several locking elements on the tool holder ( 8th ) and / or the carrier ( 14 ) and / or on components connected to them, through which the tool ( 3 ) and / or the tool holder ( 8th ) can be fixed in one, two or three deflection directions, without hindering the respective remaining deflection directions.

Tool holder according to one of claims 1 to 6, characterized in that sensors on the tool holder ( 8th ) and / or on the carrier ( 14 ) and / or arranged on components connected thereto, via which the achievement of a predefinable maximum deflection of the tool ( 3 ) can be detected.

Tool holder according to one of claims 1 to 7, characterized in that on the tool holder ( 8th ) An institution ( 22 . 24 . 27 ) for receiving one via the tool ( 3 ) acting torque is attached.

Tool holder according to claim 8, characterized in that the device ( 22 . 24 . 27 ) for receiving the over the tool ( 3 ) acting torque a connectable with the tool bellows ( 22 ).

Tool holder according to claim 8, characterized in that the device ( 22 . 24 . 27 ) for receiving the over the tool ( 3 ) acting one or more with the tool ( 3 ) connectable coil springs ( 27 ) are.

Tool holder according to claim 8, characterized in that the device ( 22 . 24 . 27 ) for receiving the over the tool ( 3 ) acting torque by balls ( 24 ) that are attached to the tool ( 3 ) directed ends of the pistons ( 6 ) as first return means ( 6 . 25 ) and in oval recesses on the tool ( 3 ) intervene.