DE9422037U1 - Fräsmaschine mit schnellem Werkzeugwechsel - Google Patents

Description

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

SCM GROUP S . P . A . KARL-HEINZ SCHAUMBURG, Dip],-lng.

Via Emilia 77 DIETER THOENES, Dipl.-Phys., Dr. rer.nat.

GERHARD THURN, Dipl.-Ing., Dr.-lng.

1-47037 Rimini Italien

15. Juli 1997 S 8713 Abz.DE - THsp

Fräsmaschine mit schnellem Werkzeugwechsel

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fräsmaschine zur Holzbearbeitung mit schnellem Werkzeugwechsel.

Auf dem Gebiet der Holzbearbeitung sind insbesondere zur Bearbeitung der Kanten von Tafeln, Holzplatten und dergleichen Senkrechtfräsmaschinen (im folgenden der Einfachheit halber als "Fräsmaschinen" bezeichnet) bekannt, bei denen ein Fräswerkzeug oben an einer senkrecht stehenden Welle befestigt ist und sich oberhalb einer Arbeitsfläche erstreckt, auf der das zu bearbeitende Werkstück verschoben wird.

Bei herkömmlichen Fräsmaschinen muß immer dann, wenn ein anderes Profil erzeugt werden soll, das alte Fräswerkzeug gegen ein neues ausgetauscht werden. Folglich müssen Werkzeuge verwendet werden, die Ausnehmungen mit demselben Durchmesser haben, um auf dieselbe Welle aufgesetzt werden zu können. Dadurch unterliegt das Werkzeug in seinem Aufbau bestimmten Einschränkungen.

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Bei anderen Fräsmaschinentypen ist das Werkzeug an einem austauschbaren Schaft montiert, um den oben geschilderten Nachteil zu überwinden. Das Werkzeug muß jedoch immer noch entfernt werden, um einen Zugang zum Schaft zu schaffen. Ferner hat sich gezeigt, daß die Mittel zum Befestigen des Schaftes schlecht zugänglich oder zumindest umständlich zu erreichen sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Fräsmaschine anzugeben, die die Nachteile der gegenwärtig auf dem Markt erhältlichen Maschinen überwindet und insbesondere eine rasche Montage und Demontage des Werkzeuges ermöglicht, wobei Werkzeuge mit unterschiedlichem Innendurchmesser verwendet werden können.

Dieses Ziel wird durch eine Fräsmaschine zur Holzbearbeitung erreicht, die einen auf einer Basis angeordneten vertikalen rohrförmigen Ständer und eine drehbar in diesem gelagerte Hohlwelle umfaßt, welche an ihrem unteren Ende mit Drehantriebselementen verbunden ist, wobei die Fräsmaschine dadurch gekennzeichnet ist, daß oben an der Hohlwelle eine konische Aufnahme zur Koppelung mit dem konischen Zapfen eines Werkzeughalterschaftes vorgesehen ist, wobei Mittel vorgesehen sind, um den Zapfen in der Aufnahme festzuhalten und eine drehfeste Verbindung zwischen der Hohlwelle und dem Werkzeughalterschaft herzustellen, und wobei ferner Mittel vorgesehen sind, um den Zapfen aus der Aufnahme zu lösen und ein Herausnehmen des Werkzeughalterschaftes zu ermöglichen.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Fräsmaschine ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, welches lediglich beispielhaft in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist und nicht als Beschränkung zu verstehen ist.

Dabei zeigt die einzige Figur einen senkrechten Schnitt der erfindungsgemäßen Fräsmaschine.

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Wie in der Figur gezeigt, enthält die Fräsmaschine eine Platte 1 mit einem darauf montierten röhrenförmigen Ständer 2. Im Inneren des sich vertikal erstreckenden Ständers ist eine Hohlwelle 5 durch Lager 3 und 4 drehbar gelagert.

Im unterhalb der Platte 1 liegenden Bereich der Hohlwelle 5 ist eine Riemenscheibe 6 an der Welle festgekeilt, die mittels eines nicht dargestellten Riemens durch einen an der Platte montierten Elektromotor angetrieben wird.

Die Riemenscheibe 6 ist mit der Hohlwelle 5 durch Ringe 7 und 8 mit keilförmigem Querschnitt starr verbunden, die durch einen Ring 9 zwischen der Riemenscheibe und der Hohlwelle eingekeilt sind.

Das obere Lager 4 ist durch eine Labyrinthdichtung geschützt, die von einem ersten, oben am Ständer 2 befestigten Ring 10 und einem zweiten, oben an der Hohlwelle 5 befestigten Ring 11 gebildet ist. Die zueinander weisenden Flächen der Ringe 10 und 11 haben konzentrische Erhebungen und Nuten, die ineinander eingreifen.

Die Hohlwelle 5 hat einen sich in axialer Richtung erstrekkenden zylindrischen Hohlraum 12, der sich am oberen Ende erweitert und eine sich nach oben ausweitende konische Aufnahme 13 bildet.

Der sich komplementär verjüngende Zapfen 14 eines Werkzeughalterschaftes 15 ist in die konische Aufnahme 13 einführbar. Der Zapfen 14 ist vom Werkzeughalterschaft 15 durch eine Schulter 16 mit zwei diametral angeordneten Nuten 17 getrennt, in die zwei Vorsprünge 18 eingreifen, die oben an der Hohlwelle axial abstehen, um eine drehantriebsubertragende Verbindung herzustellen. Gemäß einem an sich bekannten Verfahren, welches hier somit nicht ausführlich beschrieben wird, wird das Werkzeug unter Verwendung von Abstandsringen

19 auf den Werkzeughalterschaft 15 aufgesetzt und durch eine Schraube 20, die in axialer Richtung in den Werkzeughalterschaft 15 eingeschraubt wird, an der Schulter 16 festgehalten, wobei eine Unterlegscheibe 21 verwendet wird, die durch Zähne 22 eine drehfeste Verbindung mit dem Werkzeughalterschaft 15 herstellt und damit eine Lockerung der Schraube 2 0 beim Anfahren und Abstoppen des Werkzeughalterschafts 15 verhindert.

Am unteren Ende des Zapfens 14 ist ein koaxialer pilzförmiger Stiel 2 3 angeschraubt. Ein klemmhulsenartiges Element 24 vom zylindrisch aufweitbaren Typ wirkt mit dem Stiel 23 zusammen.

Die Klemmhülse 24 wird im wesentlichen von Sektoren gebildet, die in radialen Ebenen verschwenkbar sind und deren obere Enden nach außen gebogen sind, um mit einem Widerlager in Eingriff zu treten, das von einer ringförmigen Stufe 25 gebildet ist, welche durch eine Aufweitung im Übergangsbereich zwischen der konischen Aufnahme 13 und dem zylindrischen Hohlraum 12 der Hohlwelle 5 entsteht.

Die Sektoren der Klemmhülse haben ferner innere Unterschneidungen, um mit dem Kopf des Stieles 23 und mit einem Stift 26 in Eingriff zu treten, welcher oben an einem in dem zylindrischen Hohlraum 12 geführten Stehbolzen 2 7 befestigt ist.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß bei einer nach unten gerichteten Betätigung des Stehbolzens 27 die Klemmhülse 24 mit dem Widerlager 25 zusammenwirkt, sich schließt und mit dem Stiel 2 3 in Eingriff tritt, so daß der Schaft 14 in die Aufnahme 13 gepreßt wird.

Die vom Stehbolzen 27 ausgeübte Zugkraft wird von einem Federpaket 28 erzeugt, das in einem Raum 29 aufgenommen ist, welcher zwischen dem Bolzen 27 und der Hohlwelle 5 ausgebildet ist und genauer gesagt durch eine Verringerung des Außendurchmessers des Bolzens 2 7 und eine Erweiterung des zylin-

drischen Hohlraumes 12 entsteht. Das Federpaket 28 stützt sich oben an einem Ring 30, der von radialen Schrauben 31 festgehalten wird, und unten an einer Hülse 32 ab, die am unteren Ende des Bolzens 27 angeschraubt und in der Hohlwelle 5 über einen Dichtungsring 3 3 zentriert ist.

Eine an der Platte 1 mittels eines Trägers 3 5 befestigte Hebevorrichtung 34 dient zur Betätigung des Stehbolzens 27 in der Richtung, in der sich die Klemmhülse 24 öffnet und der Werkzeughalterschaft 15 somit herausgenommen werden kann.

Die Hebevorrichtung 34 hat eine zur Hohlwelle 5 koaxiale Stange 3 6 sowie eine Schulter 37, die zusammmen mit einem unterhalb der Riemenscheibe 6 an der Hohlwelle 5 angeordneten Flanschring 38 eine Kammer 39 bildet, in der zwei Sensoren 40 und 41 aufgenommen sind, die die axiale Lage des Bolzens 27 und der Stange 36 erfassen. Ein dritter Sensor, in der Zeichnung nicht dargestellt, wirkt mit dem Ring 38 zusammen, um eine Drehung der Hohlwelle 5 zu erfassen. Die Kupplung zwischen dem Flanschring 38 und der Schulter 37 ist durch eine glockenförmige Aufweitung 42 der Riemenscheibe 6 geschützt.

Die beschriebene Fräsmaschine wird durch eine Buchse 43 ergänzt, die an der Basis der Maschine montiert ist und ein Kippen des Ständers 2 relativ zur Vertikalen ermöglicht. Der Ständer 2 ist ferner entlang der Buchse 43 verstellbar, um die Anordnung des Werkzeuges relativ zur Arbeitsfläche zu bestimmen.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist entnehmbar, daß der Hauptvorzug der erfindungsgemäßen Maschine die Bereitstellung eines schnellen und zuverlässigen Systems zum Werkzeugwechsel ist. Ausgehend von einem Zustand mit montiertem Werkzeug, wie in der Figur gezeigt, wird die Hebevorrichtung 3 4 betätigt, und es öffnet sich aufgrund der Einwirkung der Stange 3 6 auf den Stehbolzen 27 zunächst die Klemmhülse 24. Durch die Weiterbewegung des Stehbolzens 27 wird der Stift 2 6 gegen den

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Stiel 23 geschoben und der Zapfen 14 aus der Aufnahme 13 ausgestoßen.

Nach dem Einsetzen des Zapfens eines neuen Werkzeughalterschafts mit einem anderen Werkzeug in die Aufnahme 13 wird die Hebevorrichtung 34 inaktiviert und das Federpaket 28 zieht den Stehbolzen 27 nach unten, so daß sich die Klemmhülse 24, wenn sie mit dem Widerlager 25 in Eingriff tritt, um den Kopf des Stieles 23 schließt und den Zapfen in der Aufnahme 13 festhält.

Gemäß einem speziellen Aspekt der Erfindung sind im Stehbolzen 27 und in der Stange 36 axial verlaufende Kanäle 44 bzw. 45 vorgesehen, die miteinander in Verbindung treten, wenn die Stange 3 6 nach oben bewegt wird. Um den Ausgang des Kanals 44 ist zweckmäßigerweise eine Dichtung 46 gelegt, die eine frontale Dichtung zwischen den einander zugewandten Enden des Bolzens 27 und der Stange 36 bildet.

Der Kanal 44 endet oben an der Klemmhülse 24. Der Kanal 45 ist beim Werkzeugwechsel mit einer Druckluftguelle verbunden, so daß beim Einwirken der Stange 3 6 auf den Bolzen 27 zum Ausstoßen des Zapfens 14 aus der Aufnahme 13 die über die Kanäle 44 und 45 zugeführte Druckluft die konische Kupplungsfläche sauber hält und ein Eindringen von Teilchen (Späne bzw. Staub), das die Präzision der Kupplung beeinträchtigen könnte, verhindert. Gleichzeitig kann das Ableiten der Luft nach außen als Anzeige für den Schritt des Werkzeugwechsels dienen.

Die Anordnung der Sensoren 40 und 41 hat sich als vorteilhaft erwiesen. Dabei zeigt eine nicht korrekte Ausrichtung der Hülse 3 2 gegenüber dem Sensor 4 0 an, daß der Zapfen 14 nicht richtig in die Aufnahme 13 eingeführt ist, während der Sensor 41 die Maschine anhält, wenn die Stange 3 6 in einer angehobenen Position ist.

Sofern technische Merkmale in den beigefügten Ansprüchen mit Bezugszeichen bezeichnet sind, dienen diese Bezugszeichen lediglich dazu, die Verständlichkeit der Ansprüche zu erhöhen. Derartige Bezugszeichen beschränken demnach in keiner Weise den Umfang des jeweiligen mit einem Bezugszeichen bezeichneten Elementes.

Claims (6)

— 8 — Ansprüche

1. Fräsmaschine zur Holzbearbeitung, mit einem auf einer Basis (1) montierten vertikalen röhrenförmigen Ständer (2) und einer Hohlwelle (5) , die drehbar im röhrenförmigen Ständer (2) gelagert und an ihrem unteren Ende mit Drehantriebselementen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß oben an der Hohlwelle (5) eine konische Aufnahme (13) zur Kopplung mit einem sich verjüngenden Zapfen (14) eines Werkzeughalterschafts (15) vorgesehen ist, daß Mittel (23, 24, 27) vorgesehen sind, um den Zapfen (14) in der Aufnahme (13) festzuhalten und eine drehfeste Verbindung zwischen der Hohlwelle (5) und dem Werkzeughalterschaft (15) herzustellen, und daß ferner Mittel (34) vorgesehen sind, um den Zapfen (14) aus der Aufnahme (13) zu lösen und ein Herausnehmen des Werkzeughalterschafts (15) zu ermöglichen.

2. Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Festhalten des Zapfens in der Aufnahme einen Stehbolzen (27) umfassen, der gleitend in der Hohlwelle (5) aufgenommen ist und an einem Ende eine Klemmhülse (24) hat, wobei elastische Zugmittel (28) vorgesehen sind, um den Bolzen (27) aus einer Position, in der die Klemmhülse (24) geöffnet ist, um einen Stiel (23) des Zapfens (14) aufzunehmen, in eine Position zu verstellen, in der die Klemmhülse (24) geschlossen ist, um sich an den Stiel (23) zu koppeln, und die elastischen Mittel (28) den Zapfen (14) in der Aufnahme (13) zurückhalten.

3. Fräsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel aus einem Federpaket (28) bestehen, das in einem zwischen der Hohlwelle (5) und dem Bolzen (27) gebildeten Raum (29) aufgenommen ist und sich an einer Seite an einer Schulter (30) der Hohlwelle (5) und

an der anderen Seite an einer Schulter (32) des Bolzens (27) abstützt.

4. Fräsmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmhülse (24) eine aufweitbare Klemmhülse ist, deren Sektoren sich um den Stiel (23) des Zapfens (14) schließen, wenn sie mit einem in der Hohlwelle angeordneten Widerlager (2 5) in Eingriff treten.

5. Fräsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Lösen des Zapfens (14) aus der Aufnahme (13) eine Hebevorrichtung (34) umfassen, deren Stange (36) axial auf den Bolzen (27) einwirkt.

6. Fräsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ferner Sensoren (40, 41) vorgesehen sind, die dazu ausgebildet sind, die Position des Bolzens (27) und der Stange (36) zu erfassen und die Fräsmaschine während des Werkzeugwechsels anzuhalten.