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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine werkzeugtragende Vorrichtung,
welche dazu geeignet ist, ein kreisförmiges Werkzeug an eine Welle eines
Motors zu kuppeln, um dieses in eine Drehbewegung zu versetzen,
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1, wie zum Beispiel aus der EP-A-592 694 bekannt.
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Die
werkzeugtragende Vorrichtung gemäß dieser
Erfindung wird im Besonderen, aber nicht ausschließlich für Werkzeuge
in der Holzverarbeitung oder in der Bearbeitung von Kunststoff-Materialien benutzt,
wie z.B. kreisförmige
Fräsen.
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Kreisförmige oder
ringförmig
gestaltete Werkzeuge bestehen normalerweise aus einer Scheibe, welche
Bearbeitungselemente, wie zum Beispiel Zähne, Kerben oder ähnliches
auf ihrem kreisförmigen
Umfang aufweisen und ein axiale Bohrung, um hierin ein Element zum
Tragen der Scheibe oder zum Ankuppeln an die Welle eines Motors
zu befestigen, um dieses in Drehbewegung zu versetzen.
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In
einer solchen Ausführung
ist es für
einen ordnungsgemäßen Betrieb
extrem wichtig sicherzustellen, dass die Arbeitsfläche exakt
orthogonal in Bezug auf die Rotationsachse ist, und diese auch nach
ihrer andauernden Benutzung in dieser Ausrichtung verbleibt. Wenn
ein solches Werkzeug, welches in einer Ebene ausgerichtet ist, nicht
exakt orthogonal zu der Rotationsachse ist, wird das Werkzeug unregelmäßig abgenutzt;
in Folge davon wird die Lebensdauer des unter ungenau eingehaltenen Nutzungsbedingungen
eingesetzten Werkzeugs deutlich verkürzt sein, wodurch ein häufigeres
Eingreifen zum Austausch oder zur Einstellung des Werkzeugs erforderlich
ist. Ferner ist dadurch die Bearbeitung eines Werkstücks weniger
effektiv und uneinheitlich.
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Um
diesem Nachteil zu begegnen, wird gängigerweise eine Vorrichtung
eingesetzt, welche dazu geeignet ist eine feine Justierung durchzuführen, um so
die korrekte Ausrichtung durch die Positionierung auf einer Fläche orthogonal
zu der Rotationsachse zu gewährleisten.
Bekannte Ausführungsformen
weisen eine Vielzahl von Justierungsschrauben auf, welche parallel
zu der Rotationsachse des Werkzeugs angebracht sind, eine solche
Lösung
stellte sich bisher als nicht effektiv heraus, insofern diese keine
Feinjustierung gewährleistet
und sich mit der Zeit lockert oder löst.
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Es
ist zu Bedenken, dass ein solches Werkzeug Gegenstand von hohen
Belastungen sein kann, wenn man in Betracht zieht, dass sehr hohe
Rotationsgeschwindigkeiten von mehr als 6.000 Umdrehungen pro Minute
auftreten können.
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Der
Anmelder hat eine Ausführungsform
einer Lösung
dargestellt und patentiert, welche eine Vielzahl von keilförmigen Mitteln
aufweist, welche einheitlich auf einem Kreisumfang einer werkzeugtragenden
Vorrichtung angebracht sind, und welche dazu geeignet sind radial,
leicht angewinkelt in Bezug auf die Rotationsachse ausgerichtet
zu sein, um somit auch die mikrometrische Einstellung der Arbeitsebene
des Werkzeugs zu erlauben. Diese Lösung, obwohl sie sehr wertvoll
ist, hat den Nachteil, dass für jede
Einstellung zuerst die Schrauben, welche an dem werkzeugtragenden
Flansch angebracht sind, gelöst
werden müssen,
um dann die keilförmigen Elemente
zu justieren, und danach die beigefügten Schrauben wieder fest
angezogen werden müssen.
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Diese
Arbeiten sind nicht nur wegen der Bedingungen unter denen die Arbeiter
diese auszuführen
haben, zeitaufwändig,
sondern häufig
schwierig und komplex direkt an der Maschine durchzuführen, erschwert
durchführbar
aufgrund der Anwesenheit von Führungen
oder andere Schutzeinrichtungen, welche zunächst entfernt werden müssen, um
die Einspannelemente erreichen zu können.
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Der
Anmelder wurde auf diesen Umstand aufmerksam und führte die
vorliegende Erfindung aus, um diesen Nachteil des Stands der Technik
entgegenzuwirken, und andere Vorteile zu erreichen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wird im Wesentlichen durch den Hauptanspruch
dargelegt und gekennzeichnet, während
die abhängigen
Ansprüche weitere
innovative Merkmale der Erfindung beschreiben.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Werkzeughaltevorrichtung
zu verwirklichen, welche es erlaubt, eine einfache und schnelle
Justierung der Ausrichtung der Arbeitsebene des Werkzeug zu ermöglichen,
um sicherzustellen, dass diese orthogonal zu der Drehachse gehalten
wird. Ein weiteres Ziel ist es, diese Justierungsarbeiten durchführen zu
können,
nachdem die werkzeugtragende Vorrichtung auf der Maschine angebracht
worden ist.
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In Übereinstimmung
mit diesen Zielen weist eine werkzeugtragende Vorrichtung erfindungsgemäß einen
flanschähnlichen
Hauptkörper
auf, welcher axial hohl ist, und dazu geeignet ist, die Rotationsachse
der Maschine mit einem Werkzeug, welches darauf angebracht werden
soll, zu verkuppeln.
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Das
kreisrunde Werkzeug, eine zum Beispiel mit Zähnen versehene Fräse, ein
vergleichbares oder ähnliches
Werkzeug, wird normalerweise durch die Spannmittel an den Hauptkörper geschraubt
oder geklammert. In einer abgeleiteten Ausführungsform gibt es ein kreisförmiges Trageelement
zwischen dem Hauptkörper
und dem Werkzeug, welches an dem Hauptkörper durch Stellschrauben angebracht ist,
bzw. welches an dem Werkzeug durch Stellschrauben angebracht ist.
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Die
werkzeugtragende Vorrichtung weist zudem eine Vielzahl von keilförmigen Justierungsmittel auf,
welche auf dem Umfang des Hauptkörpers
verteilt sind. Die keilförmigen
Mittel können
radial versetzt werden, um auf eine zugeordnete, geneigten Oberfläche einzuwirken,
mit einem gewissen Schlupfwinkel in Bezug auf den Hauptkörper und
auf seine orthogonale Ausrichtung bezogen auf die Rotationsachse.
Die keilförmigen
Mittel sind mit Justierungsmittel, welche von der Außenseite
zugänglich sind,
verbunden, und erlauben die Justierung und eine Ausrichtung der
Position der Arbeitsebene des Werkzeugs in Bezug auf ihre Rotationsachse.
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Genauer
gesagt, hat die Einwirkung auf Justierungsmittel und damit auf mindestens
eines keilförmiges
Mittel Auswirkungen auf das korrespondierende Teil der Oberfläche des
kreisförmigen
Trägerelements
zur Folge, wobei diese die Trägerebene
in Folge davon, die Arbeitsebene des Werkzeugs sogar mikrometrisch
bewegen können.
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Entsprechend
einem Merkmal der Erfindung, sind die Mittel, welche den Hauptkörper der
werkzeugtragenden Vorrichtung axial mit den jeweiligen kreisförmigen Trägerelementen
halten, durch elastische Mittel verbunden, welche unabhängig voneinander
und einzeln zusammen gedrückt
oder auseinander gezogen werden können, sobald eine Justierung
an der Arbeitsebene des Werkzeuges vorgenommen wird, aufgrund der
Einwirkung auf eines oder auf mehrere keilförmige Mittel.
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Dank
der Anwesenheit der elastischen Mittel ist es deshalb nicht notwendig,
die Mittel, wie z.B. die Schrauben, welche den Hauptkörper mit
dem kreisförmigen
Trägerelement
verbinden, zur Durchführung
der Justierung zu entfernen, weil die Kopplung zwischen zwei Elementen
keine starre Kopplung ist, sondern elastisch eingestellt werden
kann. Des Weiteren stellen die elastischen Mittel sicher, dass eine konstante
Verbindungskraft zwischen den Elementen der werkzeugtragenden Vorrichtung
besteht, welche die Bildung von Spielräumen, welche zu Vibrationen oder
Lockerung führen,
vermeidet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
bestehen die elastischen Mittel aus becherförmigen Federn. In einer abgeleiteten
Ausführungsform
befindet sich zwischen den becherförmigen Federn und den jeweiligen
Klammermitteln eine zylindrische Dichtung, welche einen direkten
Kontakt zwischen den beiden Mittel verhindert. In einer anderen
Ausführungsform
gibt es drei kreisförmige
Justierungsmittel, welche im Winkel von 120° zueinander auf dem Kreisumfang
des Hauptkörpers
verteilt sind.
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Entsprechend
einer Variante ist ein zirkularer Abdeckungsflansch in Verbindung
zu dem Hauptkörper,
bezogen auf die Position der dem Werkzeug gegenüberliegenden Seite, angebracht.
Der Flansch weist mindestens eine Vertiefung auf, um Ausgleichelemente,
in Form kleine Gewichte oder dergleichen aufzunehmen, um die winklige
Ausrichtung zu verändern,
um so eine dauerhaft Auswuchtung der gesamten werkzeugtragenden
Vorrichtung sicherzustellen.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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Diese
und andere Merkmale der Erfindung werden durch die folgenden, möglichen
Ausführungsformen
verdeutlich, welche als nicht zwingende Beispiele mit Verweis auf
die beigefügten
Zeichnungen angeführt
sind. Die Zeichnungen stellen Folgendes dar:
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1 ist
ein Grundriss des Hauptkörpers
der werkzeugtragenden Vorrichtung entsprechend der Erfindung;
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2 ist
ein Seitenaufriss von A zu A aus 1;
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3 ist
ein Grundriss des ringförmigen
Trägerelements
der werkzeugtragenden Vorrichtung nach der Erfindung;
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4 ist
ein Seitenaufriss von B zu B aus 3;
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5 ist
ein Grundriss des bedeckenden Flansches der werkzeugtragenden Vorrichtung
nach der Erfindung;
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6 ist
ein Seitenaufriss von C zu C aus 5;
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7 ist
der gesamte Seitenaufriss mit vergrößertem Maßstab der werkzeugtragenden
Vorrichtung nach der Erfindung, welcher auch ein Werkzeug beigefügt ist.
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Genaue Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform
der Ausführung
dieser Erfindung
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Bezug
nehmend auf die beigefügten
Zeichnungen, und insbesondere auf 7 wird eine
werkzeugtragende Vorrichtung in ihrer Gesamtheit durch das Bezugszeichen 10 gekennzeichnet
und dazu eingesetzt, ein rundes Werkzeug 11, wie eine mit Zähnen ausgestattete
Fräse oder ähnliches
zu tragen, und dieses entsprechend mit der Achse 30 in Drehung
zu versetzen.
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Die
werkzeugtragende Vorrichtung umfasst einen Hauptkörpers 12 mit
einer axialen Aussparung 13, in welche etwas eingeführt und
festgeklemmt wird, wie in diesem Fall ein Keil, eine Antriebswelle (nicht
dargestellt), und eine zylindrisches Schulter 16 auf der
das Werkzeug 11 eingekeilt und festgeklemmt wird. In der
hier gezeigten Ausführungsform weist
der Hauptkörpers
eine weitere axiale Aussparung 14, an einer Seite des Werkzeugs 11 auf,
auf welcher ein zusätzliches
Anfügelement
untergebracht werden kann, um die Vorrichtung 10 mit der antreibenden
Welle zu verbinden, wie zum Beispiel eine Schraubenmutter, eine
Schraube oder dergleichen.
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Zwischen
dem Hauptkörpers 12 und
dem Werkzeug 11 gibt es ein ringförmiges Trägerelement 15, welches
durch eine Vielzahl von beigefügten Spannmittel 19 an
den Körper 12 befestigt
ist, in diesem Fall mit 6 Schrauben, mit jeweils dazu angeordneten
Unterlegscheiben 18. In 1 bis 4 sind die
mit Gewinden ausgestatteten Bohrungen, zum Aufnehmen von Spannmitteln 19 durch
ihre jeweiligen Achsen dargestellt.
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Das
Werkzeug 11 ist so mit dem ringförmigen Trägerelement 15 durch
die beigefügten
Schrauben 20 verbunden. In 3 und 4 sind
die mit Gewinden ausgeführten
Bohrungen zur Aufnahme der Schrauben 20 durch die jeweiligen
Achsen repräsentiert;
auf der gegenüberliegenden
Seite, bezogen auf das Werkzeug 11, gibt es einen kreisförmigen Abdeckungsflansch 23,
welcher mit dem Hauptkörpers 12 durch
Schrauben verbunden ist. In den 1, 5 und 6 kennzeichnet
die Bezugszahl 24 jeweils die Achsenbohrungen, welche die
Schrauben aufnehmen. Der Flansch 23 beschützt nicht
nur die Bohrungen 12, in welchen die Spannmittel 19 eingefügt sind,
vor Einwirkung von Staub, Öl
oder Schmutz, sondern hat auf die Funktion eine Vielzahl von Gewichten
aufzunehmen, welche winklig ausgelenkt werden können, in der Absicht das Gewicht
der gesamten Werkzeuganordnung auszubalancieren. Genauer gesagt,
gibt es auf der oberen Oberfläche des
Flansches 23 eine Vertiefung 25, welche konzentrisch
zu der Achse des Flansches 23 ist, und welche dazu ausgeformt
ist, kleine Gewichte aufzunehmen, welche verschoben und in definierten
winkligen Positionen festgeklemmt werden können, aufzunehmen.
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Um
die Ausgleichsoperation zu vereinfachen, ist eine eingeteilte Skala 26 benachbart
zu der Vertiefung 25 aufgezeichnet, welche es dem Bediener
erlaubt, die winklige Position der einzelnen Gewichte präzise einzustellen,
bis die gewünschte
Auswuchtung erreicht ist.
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Die
werkzeugtragende Vorrichtung 10 weist Stellmittel zur Justierung
der Arbeitsoberfläche
des Werkzeugs 11 auf, bestehend aus einem konischen Block 27,
welcher in die dazu passenden Aussparungen 28, welche auf
der äußeren Oberfläche des Hauptkörpers 12 eingelassen
sind, eingebracht werden. Die konischen Blöcke 27 sind mit den
Stellschrauben 29 verknüpft,
deren Arbeitsachse 31 (2) leicht
angewinkelt im Winkel Alpha (α)
in Bezug auf die Orthogonale der Rotationsachse 30 des Werkzeugs 11 ist.
Der Winkel Alpha (α)
kann entsprechend der Erfindung zwischen 2 bis 10°, vorzugsweise
zwischen 3 und 7°,
variieren.
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Mindestens
eine Wand einer jeden Vertiefung 28 ist in Bezug auf die
Orthogonale der Rotationsachse 30 in einem Winkel geneigt,
welcher vorteilhafterweise gleich dem Winkel Alpha (α) ist, wobei dieses
nicht ausschließt,
dass der Winkel unterschiedliche Werte annehmen kann, wobei die
gegenüberliegende
Seite orthogonal zu der Achse 30 sein muss.
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Im
vorliegenden Fall (1 und 7) wiest die
Vorrichtung 10 drei konische Blöcke 27 verteilt über je 120° auf dem
Umfang des Hauptkörpers
auf, welche in die jeweiligen Aussparungen 28 eingefügt werden.
Es ist innerhalb Bereichs der Erfindung, dass vier oder mehr Stellanordnungen,
welche die konischen Blöcke 27 aufnehmen
können,
existieren, wobei diese vorzugsweise einheitlich auf dem Kreisumfang
angeordnet sind. Durch die radiale Einwirkung auf die Stellschrauben 29 wird
der konische Block 27 mehr oder weniger tief in die jeweiligen
Aussparungen 28 eingelassen, und spannt deshalb, zusammen
mit der angewinkelten Wand, das angrenzende Teilstücks des
ringförmigen
Trägerelements 15 ein
und modifiziert so als Abhängig
davon die Arbeitsebene des Werkzeugs 11. Um eine Auslenkung (in
Bezug auf das Werkzeug 11) des ringförmigen Trägerelements 15 und
der, der gegenüberliegenden äußeren Wand
des Hauptkörpers 12,
Wand, zuzulassen, gibt es eine Lücke 32 von
wenigen zehntel Millimetern, vorteilhaft erweisen zwischen 3 und
8 mm.
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Darüber hinaus
weist die innere Bohrung des ringförmigen Trägerelement 15 (4)
eine Wand auf, welche an einem Ende mit dem Winkel Beta (β) angefasst
ist, wobei der Winkel Beta (β)
zwischen 1° und
8°, und
vorzugsweise zwischen 2° und
5° liegt, welcher
in Zusammenhang mit der Lücke 32 einen gewissen
Justierungsspielraum zulässt,
wobei sogar eine mikrometrische Anpassung der Arbeitsebene des Werkzeugs 11 durch
Einwirkung auf eine und/oder mehrere Stellschrauben 29 möglich ist.
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Entsprechend
einem Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung sind die Spannmittel 19,
welche dem Hauptkörper 12 beigefügt sind,
durch elastische Mittel mit dem ringförmigen Trägerelement 15 verbunden.
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Beim
Schritt des Justierens der Arbeitsebene des Werkzeugs 11 wirkt
im vorliegenden Fall eine entsprechende anspannende oder entspannende Krafteinwirkung
auf becherförmige
Federn 33 ein, wobei diese entsprechend zwischen den Oberflächen des
ringförmigen
Trägerelements 15 und
des Hauptkörpers 12 zusammengedrückt oder
auseinander gezogen werden.
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Anders
ausgedrückt,
jedes Mal wenn eine Einwirkung in einer radialen Richtung auf die
Stellschrauben 29 einsetzt, um die Position der Arbeitsebene
des Werkzeugs 11 in Bezug auf die Rotationsachse 30 zu
verändern,
erlaubt die elastische, nicht starre Verbindung, zwischen dem Hauptkörper 12 und
dem Trägerelement 15 es,
das Werkzeug in der neuen Position einzurichten, ohne auf die beigefügten Spannmittel 19 einzuwirken
oder diese bedienen zu müssen.
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Dieses
erlaubt, die Regulierungs- und Justierungsarbeiten direkt an der
Maschine auszuführen, wobei
der Hauptkörper 12 und
auch der Abdeckungsflansch 23 vor Ort bleiben können, ohne
dass andere evtl. vorhandene Schutzelemente entfernt werden müssen. Die
Präsenz
der elastischen Mittel 33, welche durch eine elastische
Kraft zwischen der Verbindung des ringförmigen Trägerelements und dem Hauptkörper 12 auslenkt,
gewährleistet,
dass Spielräume
ausgeschlossen werden, und vermeidet eine Loslösung oder eine Lockerung, welche
während oder
nach der Benutzung des Werkzeugs 12 auftreten kann.
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In
diesem Fall befinden sich becherförmige Federn 33 zwischen
den jeweiligen Unterlegscheiben 18, und der inneren Oberfläche, welche
die Spannmittel 19 einspannen.
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Anstelle
der in dieser Ausführungsform
benutzten becherförmigen
Federn 33, können
auch andere zu diesem Zweck geeignete elastische Elemente, benutzt
werden. Zum Beispiel können
laminierte Federn, Blattfedern, Schraubenfedern oder ähnliche Federn
eingesetzt werden. Eine zylindrische Dichtung 34 befindet
sich jeweils zwischen den becherförmigen Federn 33 und
dem Schaft der jeweiligen Spannmittel 19. Diese unterbindet
jeweils den direkten Kontakt der Feder und des Schaftes und vereinfacht
die Funktionsfähigkeit
des Justierungsmechanismuses.
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In
der hier dargestellten Ausführungsform weist
der Hauptkörper
auf seiner Oberfläche
drei weitere Aussparungen 35 zum Befestigen oder Lockern des
Hauptkörpers
in Bezug auf die Antriebswelle auf. Es liegt jedoch auf der Hand,
dass Modifikationen und/oder Zufügung
von Teilen zu der werkzeugtragenden Vorrichtung 10 getätigt werden
können,
wie dieses hiervor beschrieben wurde, ohne dass das Gebiet oder
der Kern der vorliegenden Erfindung, wie dieser durch die Ansprüche definiert
worden ist, verlassen wird.