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Aus der
WO 2005/107985 A1 ist ein handgeführtes Werkzeug bekannt, das dazu vorgesehen ist Laserstichnähte zu öffnen. Laserstichnähte sind Nähte bei denen zwei Dünnbleche längs einer linienförmigen Schweißnaht miteinander verbunden sind. Das bekannte handgeführte und kraftbetriebene Werkzeug weist eine Drehantriebsquelle auf, die mit einem Fräser mit Kugelkopf verbunden ist. In der Nähe des Futters mit dem der Fräser eingespannt ist, befindet sich ein Halter für eine Fußplatte die eine spezielle Seitenführungskante aufweist. Mit Hilfe der Seitenführungskante soll das Werkzeug in einem Karosseriefalz geführt werden, wobei durch die Schwenkbewegung der Abstand des Fräsers von der Innenecke des Falzes gesteuert wird. Dadurch kann der Mechaniker den Fräser der Schweißnaht folgen lassen. Die beim Fräsen auftretende Reaktionskraft wird über die Fußplatte in die Innenecke des Falzes eingeleitet.
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Das bekannte Werkzeug ist insoweit auf die Verwendung in Verbindung mit Falzen beschränkt. Es eignet sich weniger zum Öffnen von Schweißpunkten und es ist auch nicht auf glatten Flächen verwendbar die Schweißpunkte enthalten, um die Fläche mit einem anderen Dünnblech zu verbinden.
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WO 2005/016582 A1 und
WO 87/01152 A1 zeigen Fräser, die zur geführten Bewegung entlang einer Werkstückoberfläche mit Führungsrädern versehen sind.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung ein handgeführtes kraftbetriebenes Werkzeug zu schaffen mit dem Schweißpunkte geöffnet werden können.
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Diese Aufgabe wird mit einem Werkzeug mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug weist eine Drehantriebsquelle auf, die mit einem Futter zum Aufnehmen eines Fräsers versehen ist. Im Abstand zu dem Kopf des Fräsers ist ein Führungsrad vorgesehen, dessen Drehachse etwa rechtwinklig zu der Fräserachse ausgerichtet ist. Das Führungsrad befindet sich, bezogen auf den Fräserkopf, auf derselben Seite des Fräsers wie das Futter. Das Führungsrad ist mit einer umlaufenden Rippe versehen, die eine scharfkantige Schneide bildet. Die scharfkantige Schneide ermöglicht es dem Führungsrad sich geringfügig in die Oberfläche des Werkstücks einzuschneiden, so dass hier die vom Fräser ausgehenden Reaktionskräfte eingeleitet werden können. Da der Fräser gegenüber dem Futter bzw. dem Auflagepunkt des Schneidrads auf dem Werkstück einen geringen Überstand hat, treten an der Stelle, an der der Benutzer das Werkzeug hält keine besonders großen Kräfte auf. Sprunghafte Änderungen der Schnittkraft können so ohne Weiteres vom Benutzer kompensiert werden, ohne dass der Fräser spürbare Ausweichbewegungen macht.
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Aufgrund des mit der umlaufenden Schneide versehenen Führungsrades kann der Benutzer sowohl geringfügige Drehbewegungen um den Auflagepunkt des ”Schneidrads” ausführen, als auch das Werkzeug in Rollrichtung des Führungsrades bewegen.
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Aufgrund des sich einschneidenden Führungsrades muss der Benutzer sehr viel weniger die Schnittkraft des Fräsers kompensieren als würde er von frei Hand fräsen. Dadurch ist die Fläche, die beim Fräsen vom Fräser auch bearbeitet wird deutlich kleiner, weil der Benutzer zielgenauer arbeiten kann.
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Beim reinen Freihandfräsen wäre eine solche zielgenaue Handhabung fast nicht möglich, denn die vom Fräser ausgeübte Reaktionskraft ist starken Schwankungen unterworfen, die der Benutzer aufgrund seiner Reaktionszeit nicht kompensieren kann. Anders hingegen bei der Verwendung des Führungsrads mit umlaufender Scheide. Hier treten fast keine Reaktionskräfte auf, so dass eine ruhige Hand genügt um den Fräser zu führen und den Weg per Auge zu kontrollieren.
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Eine besonders gute Führung kann erreicht werden, wenn zwei solche Führungsräder vorhanden sind, da dann Kippbewegungen rechtwinklig zur Rotationsachse der Führungsräder keine nennenswerte Änderung der Eingriffsverhältnisse am Fräser hervorrufen.
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Besonders günstig ist es hierbei, wenn die Führungsräder koaxial zueinander angeordnet sind.
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Gute Halteverhältnisse werden erreicht, wenn der Querschnitt der schneidenden Rippe unsymmetrisch ist derart, dass die gegenüber der Werkstückoberfläche steilere Flanke in Richtung auf die entstehende Schnittkraft wirkt. Das Schneidrad zeigt damit gleichsam einen Spanwinkel 0, die entgegen der Schnittkraft wirkt.
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Das Führungsrad kann an einem Führungsradhalter gelagert sein, dieser Halter kann auf einen Hals der Drehantriebsquelle sitzen oder mit der Drehantriebsquelle fest verbunden sein.
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Die Drehantriebsquelle kann von einem Druckluftmotor oder einem Elektromotor gebildet sein.
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Das Futter ist zweckmäßigerweise unmittelbar mit dem Rotor des Druckluftmotors oder mit dem Anker des Elektromotors verbunden.
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An dem Werkzeug kann eine Begrenzungseinrichtung vorhanden sein, um die Eintauchtiefe des Fräsers in die Oberfläche des Werkstücks zu begrenzen. Dieser Anschlag kann aus der Sicht des oder der Führungsräder auf der anderen Seite des Fräserkopfes liegen. Aus der Sicht des Werkstücks befindet sich somit der Fräserkopf zumindest angenähert zwischen dem Anschlag und dem oder den Führungsrädern.
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Der Anschlag kann höhenverstellbar sein. Zweckmäßig kann der Anschlag mit einer sphärischen oder kugelkalottenähnlichen Anlagefläche für das Werkstück versehen sein.
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Im Übrigen sind Weiterbildungen der Erfindung Gegenstand von Unteransprüchen.
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Die nachfolgende Figurenbeschreibung erläutert Aspekte zum Verständnis der Erfindung. Weitere nicht beschriebene Details kann der Fachmann in der gewohnten Weise den Zeichnungen entnehmen, die insoweit die Figurenbeschreibung ergänzen. Es ist klar dass eine Reihe von Abwandlungen möglich sind.
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Die nachfolgenden Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstäblich. Zur Veranschaulichung von Details können möglicherweise bestimmte Bereiche übertrieben groß dargestellt sein. Darüber hinaus sind die Zeichnungen plakativ vereinfacht und enthalten nicht jedes bei der praktischen Ausführung gegebenenfalls vorhandene Detail. Die Begriffe ”oben” und ”unten” bzw. ”vorne” und ”hinten” bzw. ”rechts” und ”links” beziehen sich auf die normale Gebrauchslage aus der Sicht des Benutzers, wenn er eine beispielsweise auf einem Tisch liegende Werkstückaberfläche bearbeitet.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.
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1 zeigt das erfindungsgemäße Werkzeug in einer Seitenansicht.
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2 eine Ansicht auf die beiden Führungsräder und zwar auf deren Umfangsfläche.
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1 zeigt ein handgeführtes Werkzeug dass dazu eingerichtet ist Schweißpunkte an Dünnblechen, beispielsweise an Überlappungen von Karosserieteilen, zu öffnen. Zu dem Werkzeug 1 gehört eine Drehantriebsquelle 2, ein Halter 3 mit Griff 4 sowie ein Tiefenanschlag 5.
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Bei der Drehantriebsquelle 2 handelt es sich um einen Elektromotor oder einen Druckluftmotor mit einem als Handgriff dienenden Gehäuse 6, in dem die eigentliche Antriebseinrichtung in bekannter Weise untergebracht ist. Das Gehäuse 6 hat einen Außendurchmesser von ca. 3 bis 4 cm und lässt sich ohne Weiteres mit der Hand umgreifen, um als Griff zu fungieren. An dem vorderen Ende des Gehäuses 6 steht ein Hals 7 vor, der ein Außengewinde trägt. Innerhalb des Halses 7 befindet sich eine Lagereinrichtung für eine aus dem Gehäuse 6 vorragende Werkzeugspindel 8, in die eine Spannzange 9 eingeschraubt ist. Die Spannzange 9 dient der Aufnahme eines Schaftes 11, eines Fräsers 12, der einen Kugelkopf 13 trägt.
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Im Falls eines Druckluftmotors handelt es sich bei der Welle 8 um den Rotor des Druckluftwerkzeugs und im Falle eines Elektromotors um die Ankerwelle.
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Zum Anziehen der Spannzange 9 ist die Welle 8 mit einem Flachkant 14 versehen.
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Der Halter 3 weist ein Aufnahmestück 15 auf, das mit einer Gewindebohrung zur Aufnahme des Gewindeschaftes 7 versehen ist. Am unteren Ende des Zwischenstücks 15 steht ein Fortsatz 16 vor, der als Träger für zwei zueinander koaxiale Führungsräder 17 dient. Die spezielle Gestaltung der beiden koaxialen Führungsräder 17 ist weiter unten noch im Einzelnen erläutert.
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Bezogen auf die gezeigte Gebrauchsstellung befindet sich am oberen Ende des Zwischenstücks 15 ein Arm oder Ausleger 18 der etwa horizontal verläuft und an seinem freien Ende in einen Schaft 19 übergeht, an dessen oberem Ende ein Griffknauf 21 vorhanden ist. Der Schaft 19 steht etwas schräg nach oben wie dies die Figur zeigt.
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In der Nähe der Übergangsstelle von dem Arm 18 in dem Schaft 19 ist der Arm 18 bei 22 verdickt ausgeführt und enthält eine durchgehende Bohrung. Die Durchgangsbohrung in dem Arm 18 dient der Aufnahme einer Gewindestange 23. Die Gewindestange ist an ihrem unteren Ende mit einem Gleiter 24 verbunden, der in Verlängerung der Gewindestange in einer Kugelkalotte 25 endet.
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Auf der Gewindestange 23 ist eine Rändelmutter 26 aufgeschraubt, die sich gegen den Arm 18 von unten her, bezogen auf die Darstellung, anliegt.
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Die Gewindestange 23 führt durch die Bohrung in dem Arm 18 hindurch und steht nach oben über. Auf dem überstehenden Teil trägt sie eine Druckfeder 27, die sich einerseits auf der Oberseite des Arms 18 abstützt und andererseits an einem Anschlag 28 der am oberen freien Ende der Gewindestange 23 befestigt ist. Die Gewindestange 23 zusammen mit der Rändelmutter 26 sowie dem Kopf 24 der Druckfeder 27 und dem Anschlag 28 bildet den Tiefenanschlag 5. Um eine entsprechend gute Anlagefläche für die Rändelmutter 26 zu schaffen, ist der Arm 18, zumindest im Bereich der Rändelmutter 26, eben ausgebildet mit einer Fläche, die rechtwinklig zur Längsachse der Gewindestange 23 liegt.
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Die Auflagepunkte der Führungsräder 17 bilden mit dem Auflagepunkt der Kugelkalotte 25 ein gleichschenkeliges Dreieck. Der Fräserkopf liegt auf der Höhenlinie durch den Aufstandspunkt der Kugelkalotte 25. Gegenüber einer durch das Dreieck definierten Ebene ist die Fräserachse um etwa 30° geneigt.
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Wie die Figur erkennen lässt ist der Abstand zwischen dem Fräserkopf 13 und dem Tiefenanschlag 5 kleiner als der Abstand zwischen dem Fräserkopf 13 und den beiden Führungsrollen 17.
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2 zeigt in einer stark vergrößerten Darstellung einen Blick auf den Halter 3 aus der Sicht der Drehantriebsquelle 2. Zu sehen ist gleichsam das Fahrgestell des Fräswerkzeugs.
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Zu erkennen sind die beiden koaxial zueinander gelagerten Führungsräder 17. Sie sitzen drehbar auf einer Achse 31, die durch eine entsprechende Bohrung des Fortsatzes 16 hindurch führen. Die Achse 31 verläuft rechtwinklig zu der Achse des Fräsers 12. Der Fortsatz weist zwei zueinander parallele Flachseiten 32 auf, die als Anlagefläche für Distanzscheiben 33 dienen. Die Sicherung der Führungsräder auf der Achse 31 geschieht mit Hilfe von Sprengringen 34, die in entsprechende Nuten eingesetzt sind.
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Die Führungsräder 17 sind untereinander gleich gestaltet, so dass die Erläuterung eines der beiden Führungsräder genügt. Die Beschreibung gilt sinngemäß auch für das andere Führungsrad 17.
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Das rechte Führungsrad 17 ist als Schneidrad ausgebildet und weist eine in Umfangsrichtung verlaufende Schneidrippe 35 auf. Die Schneidrippe wird von zwei Flanken begrenzt, einer Flanke 36 und einer Flanke 37. Die Flanke 37 liegt in einer Fläche die rechtwinklig zu der Achse 31 ausgerichtet ist. Die Flanke 36 hingegen ist, wie gezeigt, eine Kegelstumpffläche, deren größerer Durchmesser mit der Flanke 37 zusammenfällt. Hierdurch entsteht ein scharfkantiger Scheitel 38. Wenn das Führungsrad 17 als Schneidplatte aufgefasst wird, bildet die Rippe 35 eine Schneide mit einem Spanwinkel von 0° und einem Freiwinkel von ca. 60°.
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Bezogen auf die Darstellung liegt die einen Kreisring bildende Flanke 37 auf der rechten Seite, während die durch die Kegelstumpffläche gebildete Flanke 36 nach links zeigt.
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Innerhalb des Zwischenstücks 15 ist in der Bohrung für den Hals 7 ein Pfeil 39 gezeigt, der die Drehrichtung des Fräsers 12 angibt. Wie zu sehen ist, handelt es sich um einen rechtsschneidenden Fräser, wodurch beim Eingriff des Fräsers 12 mit dem Werkstück eine, bezogen auf die Darstellung, nach rechts gerichtete Reaktionskraft entsteht.
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Die Handhabung und Wirkungsweise des Fräswerkzeugs 1 ist wie folgt: Der Benutzer greift mit einer Hand das Gehäuse 6 und mit der anderen Hand den Knauf 21. Er hält somit das Werkzeug in beiden Händen. Mit den Führungsrädern 17 voraus drückt das Werkzeug auf die Blechoberfläche wobei die Schneidrippen 35 leicht in die Oberfläche des zu bearbeitenden Blechteils eingreifen. Nachdem die beiden Schneidräder festen Halt auf der Oberfläche des Werkstücks haben, wird das Werkzeug um die Achse der Schneidräder 17 herunter geschwenkt bis der Fräserkopf 13 mit dem Werkstück in Eingriff kommt und dort das Material weg fräst. Die dabei auftretende Reaktionskraft wird auf kurzem Weg über die Schneidräder 17 in das Werkstück selbst eingeleitet. Da der Abstand zwischen dem Fräserkopf und den Schneidrädern ca. 40 mm oder weniger beträgt ist in der Hand praktisch keine Reaktionskraft zu spüren. Ungleichförmigkeiten in der Schnittkraft durch unterschiedlich festes Hindrücken lassen damit den Fräser nicht nennenswert ausweichen. Der Benutzer kann sehr ruhig den Fräser über das Werkstück führen. Hierbei kann er das Werkzeug sowohl in Längsrichtung hin und her schieben in dem Sinne, dass beide Führungsräder etwa mit dem gleichen Drehwinkel über die Werkstückoberfläche laufen. Er kann auch eine Art Wisch- oder Winkbewegung ausführen, wobei sich die Schneidräder gegenläufig bewegen.
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Die Fräswirkung erfolgt so lange bis der Tiefenanschlag 5 mit seiner kalottenförmigen Spitze 25 auf dem Werkstück zur Auflage kommt.
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Ein zu tiefes Einfräsen und unnötiges Zerstören der Blechteile beim Auffräsen der Schweißpunkte wird somit wirksam vermieden.
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Die Kugelkalotte 25 des Tiefenanschlags 5 und die untersten Berührungspunkte der Schneidrippen 35 definieren eine Ebene über die der Kopf 13 des Fräsers 12 entsprechend der gewünschten Eintauchtiefe übersteht.
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Sollte der Benutzer bei der Handhabung das Werkzeug 1 um die Längsachse verkippen, bleibt in jedem Falle eine der beiden Schneidrippen 35 der beiden Führungsräder 17 mit dem Werkstück in Eingriff und kann die Reaktionskraft aufgrund der Schnittkraft in das Werkstück einleiten. Da die Kugelkalotte 25 auf der Mittelsenkrechten zwischen den beiden Berührungspunkten der Schneidräder 17 mit der Unterlage steht, und auf dieser Mittelsenkrechten auch die Fräseachse liegt, führen Verkantungen zu keiner nennenswerten Änderung der Eintauchtiefe. Der Fehler der hierdurch entsteht ist leicht zu korrigieren.
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Anstelle der gezeigten Tiefeneinstellung kann die Höhenposition der Kugelkalotte 25 auch fest sein und statt dessen der Hals 7 mehr oder weniger tief in den Halter 3 eingedreht werden.
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Ein handgeführtes Fräswerkzeug weist einen Halter auf, an dem im kurzen Abstand zu dem Fräskopf zwei mit Schneidrippen versehene Führungsräder drehbar gelagert sind. Auf diese weise wird die von der Schnittkraft hervorgerufene Reaktionskraft über die Schneidräder in das Werkstück eingeleitet.
