-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Schaufelanordnung
zum Absaugen von Spänen aus
einer Bearbeitungszone und mit einem Werkzeughalter.
-
In
Werkzeugmaschinen, insbesondere in holzbearbeitenden Werkzeugmaschinen,
werden Werkzeuge verwendet, die unter Verwendung entsprechender
Werkzeughalter an Spindeln befestigt sind. Die Spindeln versetzen
die Werkzeuge in Drehung mit vorgegebener Geschwindigkeit um eine vorgegebene
Längsachse.
-
Beim
Bearbeiten von Randzonen an Platten wird beispielsweise beim interaktiven
Zusammenwirken von Werkzeug und Werkstück eine bestimmte Menge von
Spänen
erzeugt.
-
Obwohl üblicherweise
Absaughauben vorgesehen sind, neigen die Späne dazu, sich auf der Oberfläche der
Platten abzusetzen. Sie bilden dadurch eine Verschmutzung an den
Führungen
und Gleitstücken,
und, allgemein gesprochen, auf der Maschine und deren Bestandteilen,
bis dass deren ordnungsgemäßer Betrieb
gefährdet
ist.
-
Um
das Absaugen von Spänen
aus der Bearbeitungszone zu fördern,
hat man Werkzeuge entwickelt, die mit einem Schaft ausgestattet
sind, von dem ein Abschnitt wiederum mit einem Rotorrad versehen
ist, das eine Schaufelanordnung aufweist, derart, dass bei einer
Drehung des Werkzeugs mit Nenndrehzahl (etwa 20.000 min–1)
ein von der Bearbeitungszone weg fließender Luftstrom erzeugt wird, der
die Späne
zu der Absaughaube mitnimmt.
-
Derartige,
jeweils mit einem entsprechenden Rotorrad versehene Werkzeuge sind
jedoch sehr kompliziert. Weil jedes Werkzeug mit einem Rotorrad versehen
werden muss, ist dieses Konzept auch teuer.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der
eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass diese Nachteile vermieden
werden. Insbesondere soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die
bekannte Vorrichtungen für
Werkzeugmaschinen, insbesondere holzbearbeitende Werkzeugmaschinen,
verbessert und zu niedrigeren Kosten führt.
-
Weiterhin
soll das Absaugen von Spänen
in holzbearbeitenden Werkzeugmaschinen verbessert werden.
-
Eine
weitere Aufgabe besteht darin, das Absaugen von Spänen beim
Bearbeiten mit herkömmlichen
Werkzeugen zu verbessern.
-
Bei
einer Vorrichtung der eingangs genannten Art werden diese Aufgaben
erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Schaufelanordnung an dem Werkzeughalter angeordnet ist.
-
Dank
der Erfindung ist es möglich,
Späne aus
einer Bearbeitungszone abzusaugen, selbst wenn herkömmliche
Werkzeuge verwendet werden, d.h. Werkzeuge, die mit einem glatten
Schaft versehen sind. Erfindungsgemäß ist die Schaufelanordnung
im Gegensatz zum Stand der Technik nicht mit dem Werkzeug sondern
mit dem Werkzeughalter verbunden, so dass nur der Werkzeughalter
verändert
werden muss, der dann eine Vielzahl unterschiedlicher, herkömmlicher
Werkzeuge aufnehmen kann.
-
Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Schaufelanordnung
Teil eines Rotorrades, und das Rotorrad ist auf einem äußeren Abschnitt
des Werkzeughalters angeordnet.
-
Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass der Verbund von Schaufelanordnung und Rotorrad
besonders stabil ist.
-
Weiter
ist bevorzugt, wenn ein Ringelement vorgesehen ist, das nicht mit
dem Werkzeughalter verbunden und relativ zu diesem im Wesentlichen entlang
einer Längsachse
des Werkzeughalters bewegbar ist.
-
Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass der Abstand zwischen dem Werkstück und der
Spanabsaugvorrichtung einstellbar ist.
-
Das
Ringelement ist vorzugsweise mit radialen Durchgängen versehen.
-
Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass im Extremfall die Spanabsaugvorrichtung auf
dem Werkstück
aufsetzen und als zusätzlicher
Niederhalter für
das Werkstück
dienen kann.
-
Der
Werkzeughalter kann von einem Sammelkörper umgeben sein, der zum
Sammeln von Spänen
durch eine Einlassöffnung
hindurch nahe einer beabsichtigten Bearbeitungszone und zum Befördern der
Späne zu
einer Auslassöffnung
ausgebildet ist.
-
Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass die Späne
zunächst
in der Vorrichtung gesammelt und dann mit einem Absaugrohr entsorgt
werden. Dies ermöglicht
es, den Flug der Späne
zunächst
zu beruhigen und zu homogenisieren, ehe die Späne in das Rohr gelangen.
-
Die
Einlassöffnung
kann eine radiale Abmessung aufweisen, die kleiner ist als die der
Schaufelanordnung.
-
Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass eine definierte Absaugzone entsteht, die vorzugsweise
einen Ringspalt bildet.
-
Der
Sammelkörper
kann einen äußern Abschnitt
aufweisen. Der äußere Abschnitt
kann dann eine im Wesentlichen zylindrische Seitenwand und eine
Außenwand
aufweisen, die einander mindestens teilweise überlappen. Die Außenwand
kann dabei nicht mit der Seitenwand verbunden sein.
-
Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass eine axiale Relativbewegung zwischen der Seitenwand und
der Außenwand
möglich
ist, ohne dass der Unterdruck im Sammelkörper verloren geht.
-
Das
Ringelement kann einstückig
mit einem werkzeugnahen Ende der Außenwand ausgebildet sein.
-
Es
können
Betätigungsmittel
mit der Außenwand
verbunden sein.
-
Der
Werkzeughalter kann in einem in dem Sammelkörper vorgesehenen Sitz untergebracht sein.
-
Der
Sitz kann ein Paar zwischen dem Werkzeughalter und dem Sammelkörper vorgesehene
Lagermittel aufweisen.
-
Der
Sammelkörper
kann mit einem Drehverhinderungszapfen versehen sein, der in Eingriff
mit einem fest mit einem Gehäuse
einer Spindel verbundenen Abschnitt bringbar ist.
-
Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass die Auslassöffnung in der Betriebsstellung
immer mit dem Absaugrohr fluchtet.
-
Der
Werkzeughalter kann nicht mit dem Sammelkörper verbunden sein.
-
Der
Sammelkörper
kann mit Betätigungsmitteln
zusammenwirken, die den Sammelkörper
im Wesentlichen entlang einer Achse des Werkzeughalters bewegen.
-
Die
Auslassöffnung
kann mit einem Absaugrohr fluchten.
-
Die
Auslassöffnung
kann zu einem Spannende des Werkzeughalters hin angeordnet sein.
-
Ein
Absaugrohr kann im Wesentlichen längs einer Achse des Werkzeughalters
oberhalb der Auslassöffnung
angeordnet sein.
-
Weitere
Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
-
Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
-
1:
eine perspektivische Darstellung eines Rotorrades, das auf einer
Werkzeughaltereinheit befestigt ist, in die ein Werkzeug eingesetzt
ist;
-
2:
einen schematischen Längs-Querschnitt
einer Werkzeughaltereinheit im Betrieb;
-
3:
eine Schnittdarstellung ähnlich
der von 2, jedoch in einer ersten Abwandlung;
und
-
4:
eine Schnittdarstellung ähnlich
der von 2, jedoch in einer zweiten Abwandlung.
-
In
den 1 und 2 ist ein Werkzeug 1 dargestellt,
das an einem Bearbeitungsende 3 eines Körpers eines Werkzeughalters 2 befestigt
ist. Der Körper
des Werkzeughalters 2 hat eine Spannende 4, das
mit Spannmitteln in einer Spindel 7 eingespannt ist, die
den Werkzeughalter 2 und das Werkzeug 1 um eine
gemeinsame Längsachse
A dreht.
-
Die
Spindel 7 ist in einem festen Gehäuse 9 untergebracht.
In dem Gehäuse 9 ist
ferner ein Absaugrohr 39 ausgebildet.
-
Das
Werkzeug 1 ist mit einem zylindrischen Schaft 6 versehen,
der in einem Sitz 8 des Bearbeitungsendes mittels eines
Klemmelements 10 verrastet werden kann. Das Klemmelement 10 ist
mittels einer Befestigungsmutter 12 schließbar, die
an dem äußersten
Abschnitt des Bearbeitungsendes 3 angreift.
-
Das
Bearbeitungsende 3 ist ferner mit einem axialen Abschnitt 14 versehen,
der eine ausreichende Länge
aufweist, um an dessen äußerem Abschnitt eine
Nabe 16 eines Rotorrades 18 anzuordnen, das mit
dem axialen Abschnitt 14 verbunden ist.
-
Die
Nabe 16 weist Schaufeln 20 auf, die in radialer
Richtung relativ zu dem Bearbeitungsende 3 angeordnet sind
und ein im Wesentlichen propellerartiges Profil aufweisen, derart,
dass während
der Drehung des Körpers
des Werkzeughalters 2 ein Luftstrom erzeugt wird, der sich
von einer Platte 22 fort bewegt, mit der das Werkzeug 1 beim
Bearbeiten in Eingriff ist.
-
In 1 ist
ein Werkzeughalter 2 dargestellt, der mit einem Rotorrad 18 versehen
ist und der, so wie er ist, an einer Spindel 7 verwendet
werden kann. In diesem Falle werden die aus der Bearbeitungszone
infolge der Wirkung des Rotorrades entfernten Späne mittels eines Späne-Absaugsystems
entfernt, das an der Werkzeugmaschine befestigt ist.
-
Wie
in 2 dargestellt, sind an dem Körper des Werkzeughalters 2,
zwischen dem axialen Abschnitt 14 und dem Spannende 4,
Lagermittel vorgesehen, zum Beispiel ein erstes Kugellager 24 und
ein zweites Kugellager 25, die einen Sammelkörper 26 für die abgesaugten
Späne abstützen. Der
Sammelkörper 26 weist
einen zentralen Abschnitt 28 auf, der mit Sitzen für die Lagermittel 24, 25 versehen
ist.
-
Der
Sammelkörper 26 weist
einen äußeren Abschnitt 30 auf,
der sich axial längs
des Werkzeughalters 2 erstreckt und mindestens teilweise
längs des
Werkzeugs 1, derart, dass ein werkzeugnahes Ende 32 sich
in einem geeigneten mäßigen Abstand H
von der Platte 22 befindet.
-
Das
werkzeugnahe Ende 32 umgibt eine Einlassöffnung 34 durch
die hindurch Luft von außen
in eine Absaugkammer 36 des Sammelkörpers 26 eintreten
kann, wobei die Luft durch die Drehung des Rotorrades 18 angesaugt
wird.
-
Die
Einlassöffnung 34 hat
eine transversale bzw. radiale Abmessung die kleiner ist als die
radiale Abmessung des Rotorrades 18. Dadurch wird ein relativ
kleiner Luft- und Späneabsaugbereich
um das Werkzeug 1 herum definiert.
-
Der
Sammelkörper 26 weist
ferner eine Auslassöffnung 38 auf,
die durch ein werkzeugfernes Ende 40 des Sammelkörpers 26 definiert
und in Richtung zu dem Spannende 4 angeordnet ist. Durch
die Auslassöffnung 38 kann
die mittels des Rotorrades 18 angesaugte Luft unter Mitnahme
der von der Platte 22 kommenden Späne den Sammelkörper 26 verlassen
und durch das Absaugrohr 39 entsorgt werden, das an der
Werkzeugmaschine angeordnet ist.
-
Der
Sammelkörper 26 ist
ferner mit einem Drehverhinderungszapfen 42 versehen, der
in Eingriff mit einem Sitz 41 bringbar ist, der entsprechend in
dem festen Gehäuse 9 vorgesehen
ist. Dadurch wird gewährleistet,
dass die Auslassöffnung 38 dem Absaugrohr 39 in
einer Betriebsstellung gegenübersteht.
-
Der äußere Abschnitt 30 des
Sammelkörpers 26 weist
eine im Wesentlichen zylindrische Seitenwand 43 auf, die
in einer Wand 44 ausläuft,
die sich zu der Einlassöffnung 34 verjüngt.
-
In 3 sind
die von 1 und 2 abweichenden
Elemente durch Hinzufügen
eines Apostroph zum jeweiligen Bezugszeichen gekennzeichnet. 3 zeigt,
dass der äußere Abschnitt 30' durch eine
im Wesentlichen zylindrische Seitenwand 43' definiert ist, die sich in Längsrichtung
erstreckt und mindestens teilweise in eine Außenwand 50 einführbar ist,
die nicht mit der Seitenwand 43' verbunden ist.
-
Diese
Außenwand 50 weist
einen rohrförmigen
Abschnitt 51 und einen sich verjüngenden konischen Abschnitt 53 auf,
der in einen Ring 48 ausläuft.
-
Der
Sammelkörper 26' stützt die
Außenwand 50 mittels
mindestens eines Dichtungselements 27 ab, das zwischen
der Seitenwand 43' und
dem rohrförmigen
Abschnitt 51 angeordnet ist.
-
Die
Außenwand 50 wird
von einem linearen Aktuator (nicht dargestellt) bewegt, der auf
einem äußeren Abschnitt
der Spindel 7 befestigt ist. Er bewegt den Ring 48 auf
die Platte 22 zu oder davon weg, wie dies jeweils gewünscht in 3 durch
einen Pfeil F angedeutet ist.
-
Der
Ring 48 kann insbesondere auf die Platte 22 aufgesetzt
werden und wirkt dann als Niederhalter-Ring, der die Platte 22 während der
Bearbeitung zusätzlich
fixiert. Der Zutritt von Luft in den Sammelkörper 26' wird in diesem Falle durch in
dem konischen Abschnitt 53 in der Nähe des Rings 48 vorgesehene
radiale Kanäle 52 ermöglicht.
-
Der
Ring 48 kann auch im Abstand von der Platte 22 gehalten
werden. In diesem Falle wird der Zutritt von Luft in den Sammelkörper 26' durch den Spalt
zwischen der Platte 22 und dem Ring 48 ermöglicht.
-
Es
ist dafür
Sorge getragen, dass die in diesem Falle durch den inneren Rand
des Rings 48 definierte Einlassöffnung 34' einen größeren Durchmesser
hat als das Rotorrad 18.
-
In 4 sind
die von den 1 bis 3 abweichenden
Elemente durch Hinzufügen
eines Doppelapostroph zum jeweiligen Bezugszeichen gekennzeichnet. 4 zeigt
eine besonders einfache Ausführungsform
einer Absaugvorrichtung, bei der der Sammelkörper 26'' nicht
mit dem Werkzeughalter 2 verbunden ist. Er wird in Richtung
des Pfeils F mittels eines linearen Aktuators (nicht dargestellt)
bewegt, der an dem äußeren Abschnitt
der Spindel 7 befestigt ist.
-
Der äußere Abschnitt 30'' des Sammelkörpers 26'' wird durch eine Außenwand 50'' definiert. Die Außenwand 50'' weist ein werkzeugnahes Ende 47,
das einstückig
mit dem Ring 48 ist, sowie ein werkzeugfernes, im Wesentlichen
zylindrisches, werkzeugfernes Ende 43'' auf,
das eine Auslassöffnung 38'' bei einem Absaugrohr (nicht dargestellt) definiert.
-
Eine
Buchse 29 stützt
den Sammelkörper 26'' mittels mindestens eines Dichtungselements 27'' ab, das zwischen der Buchse 29 und
dem werkzeugfernen Ende 43'' der Außenwand 50'' angeordnet ist.
-
Die
Auslassöffnung 38'' weist die Form eines ringförmigen Abschnitts
auf, der zwischen der Außenwand 50'' und dem Körper der Spindel 7 angeordnet
ist.
-
Das
werkzeugferne Ende 43'' und das werkzeugnahe,
rohrförmige
Ende 47 sind über
eine sich verjüngende
Wand 45 miteinander verbunden. Dadurch hat die Einlassöffnung 34'' einen kleineren Durchmesser im
Vergleich zu dem äußeren Durchmesser
der Auslassöffnung 38''.
-
Von
der Absaugkammer 36'' werden die
angesaugte Luft und die Späne
zu der Auslassöffnung 38'' und damit zu dem Absaugrohr geleitet.