DE102010003370A1

DE102010003370A1 - Befestigungsflansch in einer Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102010003370A1
Application number: DE102010003370A
Authority: DE
Inventors: Milan Bozic
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2011-09-29
Also published as: CN102205536A; US20110233877A1

Abstract

Ein Befestigungsflansch in einer Werkzeugmaschine zur Aufnahme eines Werkzeugs ist mit einer nicht-runden Querschnittsgeometrie versehen, die sich radial erhebende Spitzen aufweist, welche teilkreisförmig ausgebildet sind. Eine Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten benachbarter teilkreisförmiger Spitzen schneidet die Außenkontur, wobei eine Tangente an die Spitze im Übergang zum Verbindungskonturabschnitt mit der Verbindungslinie einen Winkel einschließt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Befestigungsflansch in einer Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
Aus der EP 1 213 107 A1 ist ein Befestigungsflansch als Aufnahme zur Befestigung eines Werkzeugs an einer Antriebswelle bekannt, der zur formschlüssigen Drehverbindung des Werkzeugs mit der Antriebswelle eine sternförmige Außenkontur aufweist, zu der ein Abschnitt des Werkzeugs korrespondierend ausgebildet ist, so dass im aufgesteckten Zustand über den Formschluss ein Drehmoment zwischen Antriebswelle und Werkzeug übertragbar ist. Die sternförmige Kontur des Befestigungsflansches weist insgesamt sechs abgerundete Spitzen auf, wobei benachbarte Spitzen zueinander einen 60°-Winkel einnehmen. Jeweils zwei benachbarte, abgerundete Spitzen sind durch einen kreisbogenförmigen Krümmungsabschnitt verbunden, der stetig in die Kontur der abgerundeten Spitzen übergeht. Insgesamt ergibt sich dadurch eine Außenkontur in Form einer stetig geschlossenen Kurve.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sichere Aufnahme zur Verbindung zwischen einer Antriebswelle in einer Werkzeugmaschine und einem Werkzeug zu schaffen, die über einen langen Betriebszeitraum eine Übertragung hoher Antriebsmomente erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Der Befestigungsflansch in einer Werkzeugmaschine, vorzugsweise in einer handgeführten Werkzeugmaschine, die insbesondere elektromotorisch angetrieben ist, dient zur Aufnahme eines Werkzeugs und ist mit einer nicht-runden Querschnittsgeometrie versehen, welche bezogen auf einen gedachten Innenkreis sich radial erhebende, abgerundete, vorzugsweise teilkreisförmig ausgebildete Spitzen aufweist. Da die Spitzen mit einem definierten Radius enden, werden erhöhte Krafteinleitungen im Bereich der Spitzen vermieden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten benachbarter, abgerundeter Spitzen die Außenkontur der Spitzen begrenzt, wobei ein an eine Spitze sich unmittelbar anschließender Verbindungskonturabschnitt asymptotisch an der Verbindungslinie anliegt. Die Konturen der Spitze und des Verbindungskonturabschnittes sind so aufeinander ausgerichtet, dass eine Tangente an die Spitze im Übergang zum Verbindungskonturabschnitt mit der Verbindungslinie einen Winkel einschließt. Dies bedeutet, dass der Übergang zwischen der Spitze und dem sich unmittelbar anschließenden Verbindungskonturabschnitt nicht-stetig erfolgt. Der Winkel zwischen der Tangente an die Spitze im Übergang zum Verbindungskonturabschnitt und die Verbindungslinie, welche die Mittelpunkte benachbarter Spitzen verbindet und die den Verbindungskonturabschnitt begrenzt, kann grundsätzlich verschieden große Werte annehmen, wobei der Winkelwert insbesondere von der Anzahl der Spitzen im Befestigungsflansch abhängt und des Weiteren von dem Sektor, über den sich die teilkreisförmige Spitze erstreckt. Sind beispielsweise über den Umfang verteilt vier Spitzen angeordnet, so ist es zweckmäßig, dass sich jede Spitze über einen Sektor mit einem Winkel von 270° erstreckt, wobei die Tangente an die Spitze im Übergang zum Verbindungskonturabschnitt und die Verbindungslinie in diesem Fall einen Winkel von 90° einschließen. Grundsätzlich möglich sind aber auch größere oder kleinere Winkel als 90°.
Diese Ausführung erlaubt eine vereinfachte Herstellung bei zugleich hoher Prozesssicherheit. Es ist beispielsweise möglich, die Spitzen in Form von Bohrungen oder durch Stanzen zu erzeugen. Die Spitzen können die Funktion von Positionierungsbohrungen übernehmen, wodurch Positions- und Maßtoleranzen besser eingehalten werden können, was insbesondere bei einem Verziehen des Befestigungsflansches, beispielsweise als Folge des Herstellungsprozesses durch Tiefziehen bzw. Prägen, vorteilhaft ist. Die Spitzen ermöglichen auch die Aufnahme von Führungsstiften im Werkzeug.
Insbesondere bei einer Ausführung teilkreisförmiger Spitzen über einen Winkelsektor größer als 180° sind in den Spitzen aufgenommene Gegenstände formschlüssig gesichert, ungeachtet dessen, ob die eingeführten Gegenstände als einzelne Bauteile beispielsweise in Form von Führungsstiften eingeführt werden oder Teil einer größeren, zusammenhängenden Struktur sind, welche sich über die gesamte Querschnittsgeometrie einschließlich der Spitzen erstreckt. Diese formschlüssige Aufnahme verbessert ebenfalls die Positionierungsgenauigkeit. Hierzu trägt auch der nicht-stetige Übergang zwischen der Außenkontur der Spitze und dem sich unmittelbar anschließenden Verbindungskonturabschnitt bei.
Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Spitze und der sich an die Spitze anschließende Verbindungskonturabschnitt auf gegenüberliegenden Seiten der Verbindungslinie angeordnet sind. Die Spitze und der Verbindungskonturabschnitt liegen somit, bezogen auf den Mittelpunkt der Querschnittsgeometrie, radial auf unterschiedlichen Seiten der Verbindungslinie.
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass der Verbindungskonturabschnitt eine Spitze der Querschnittsgeometrie mit einer radial nach innen gerichteten Erhebung verbindet. Diese Erhebung ist mit einer gekrümmten Kontur versehen, insbesondere teilkreisförmig ausgeführt, wobei gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung vorgesehen ist, dass die Erhebung von einem gedachten Innenkreis um den Mittelpunkt der Querschnittsgeometrie begrenzt ist. Der Innenkreis schneidet die Kontur der Erhebung, so dass die Kontur der Erhebung von der Teilkreisform abweicht. Die genaue Position der Erhebung ebenso wie der Radius der Erhebung können werkzeugindividuell bzw. maschinenindividuell festgelegt werden, gleiches gilt für den Radius der Spitzen und den radialen Abstand der Spitzen zum Mittelpunkt der Querschnittsgeometrie. Zweckmäßigerweise weist jedoch die Erhebung einen größeren Radius auf als die Spitze, zugleich befindet sich die Spitze in größerer radialer Entfernung zum Mittelpunkt der Querschnittsgeometrie als die Erhebung.
Es kann zweckmäßig sein, zwischen zwei Spitzen insgesamt zwei Erhebungen vorzusehen, wobei gegebenenfalls zwischen diesen beiden Erhebungen eine weitere Ausbuchtung liegt, welche entweder von der Verbindungslinie begrenzt ist oder aber eine teilkreisförmige, radial über die Verbindungslinie hinausreichende Spitze aufweist.
Der Befestigungsflansch kann gegebenenfalls auch als Adapter für die Anbindung verschiedener Werkzeuge eingesetzt werden.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Weiterbildungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf ein Befestigungsflansch in einer Werkzeugmaschine zur Aufnahme eines Werkzeugs, mit einer Querschnittsgeometrie zur Aufnahme des Werkzeugs, welche insgesamt vier radial nach außen weisende, abgerundete Spitzen aufweist,
2 den Befestigungsflansch in einer perspektivischen Ansicht,
3 eine Ausschnittsvergrößerung aus dem Befestigungsflansch im Bereich einer abgerundeten Spitze,
4 einen Ausschnitt aus einem Befestigungsflansch in einer modifizierten Ausführung,
5 eine abgerundete Spitze in der Querschnittsgeometrie eines Befestigungsflansches in noch einer weiteren Ausführung.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In den 1 und 2 ist ein Befestigungsflansch 1 für eine motorisch angetriebene Handwerkzeugmaschine dargestellt, der mit einer Querschnittsgeometrie 2 in Form einer zentralen Ausnehmung versehen ist, wobei die Querschnittsgeometrie 2 eine nicht-runde Außenkontur 3 aufweist. In die Querschnittsgeometrie 2 ist eine korrespondierende Geometrie eines Werkstückes einsetzbar, wobei aufgrund der nicht-runden Außenkontur ein Drehmoment von einer Antriebswelle, mit der der Befestigungsflansch 1 fest verbunden ist, auf das Werkzeug übertragbar ist.
Die Querschnittsgeometrie 2 weist insgesamt vier abgerundete Spitzen 4 auf, die zueinander in einem 90°-Winkel angeordnet sind und sich bezogen auf einen Mittelpunkt 5 der Querschnittsgeometrie radial nach außen erstrecken. Eine vergrößerte Einzeldarstellung einer abgerundeten Spitze 5 ist in 3 gezeigt, in der der Radius der teilkreisförmigen Spitze 4 mit r₂ eingetragen ist.
Die Querschnittsgeometrie 2 zur Aufnahme eines Werkzeugs weist gegenüber einem gedachten Innenkreis 6 um den Mittelpunkt 5 mit Radius r₁ verschiedene radial nach außen gerichtete Ausbuchtungen auf, des Weiteren ist die Außenkontur 3 mit radial nach innen gerichteten Erhebungen 11 versehen, die zum Teil von dem Innenkreis 6 geschnitten werden. Bei den radial nach außen gerichteten Ausbuchtungen handelt es sich insbesondere um die vier abgerundeten Spitzen 4, des Weiteren sind Ausbuchtungen 7 in der Mitte zwischen jeweils zwei Spitzen 4 vorgesehen, die ebenfalls radial nach außen gerichtet sind und im Ausführungsbeispiel von Verbindungslinien 8 begrenzt sind, welche die Mittelpunkte benachbarter, teilkreisförmiger Spitzen 4 verbinden. Jeweils benachbarte Verbindungslinien 8 stehen in einem 90°-Winkel zueinander, insgesamt schließen die vier Verbindungslinien 8 ein Quadrat ein.
Die abgerundeten Spitzen 4 weisen eine kreisförmige Außenkontur auf, die sich über einen Winkelbereich von 270° erstreckt. Die Spitzen 4 werden von jeweils zwei Verbindungslinien 8 begrenzt. Der Übergang zwischen der Außenkontur der Spitze 4 und der jeweils benachbarten Verbindungslinie 8 erfolgt nicht-stetig, dergestalt, dass eine Tangente 9 (3), welche an die Außenkontur der Spitze 4 im Übergangsbereich zur Verbindungslinie 8 angelegt ist, mit der Verbindungslinie 8 einen Winkel α einschließt, der im Ausführungsbeispiel 90° beträgt. Insbesondere im Falle einer abweichenden Anzahl von Spitzen 4 über den Umfang der Querschnittsgeometrie kann der Winkel α auch von 90° abweichende Werte einnehmen. Sind beispielsweise sechs Spitzen 4 über den Umfang verteilt angeordnet, so beträgt der Winkel α gleich 60°.
Die Verbindungslinie 8 bildet zugleich eine Tangente für einen Verbindungskonturabschnitt 10, welcher Bestandteil der Außenkontur 3 ist und sich unmittelbar an die abgerundete Spitze 4 anschließt. In Richtung auf die Spitze 4 nähert sich der Verbindungskonturabschnitt 10 asymptotisch an die Verbindungslinie 8 an.
Der Verbindungskonturabschnitt 10 weist eine kleinere radialen Abstand zum Mittelpunkt 5 auf als die Spitzen 4.
Der Verbindungskonturabschnitt 10 verbindet jeweils eine abgerundete Spitze 4 mit einer Erhebung 11, welche zwischen der Spitze 4 und der Ausbuchtung 7 angeordnet ist. Die Erhebung 11 ist teilkreisförmig ausgeführt, insbesondere etwa halbkreisförmig und weist den Radius r₃ auf. Die Erhebung 11 befindet sich ebenso wie der Verbindungskonturabschnitt 10 auf der dem Mittelpunkt 5 der Querschnittsgeometrie zugewandten Seite der Verbindungslinie 8 und damit auf der der Spitze 4 gegenüberliegenden Seite.
Der Radius r₃ der Erhebung 11 ist größer als der Radius r₂ der abgerundeten Spitze 4. Beispielsweise ist der Radius r₃ doppelt so groß wie der Radius r₂.
Die Kontur der Erhebung 11 wird von dem Innenkreis 6 geschnitten, was in 1 und 3 anhand der gestrichelten Konturlinie zu erkennen ist, welche die Erhebung 11 ohne den Schnitt durch den Innenkreis 6 haben würde. Die Position der Erhebung 11 in Bezug auf den Innenkreis 6 ist so gewählt, das von dem Innenkreis 6 lediglich ein schmales Segment geschnitten wird.
Innerhalb des Verbindungskonturabschnittes 10 zwischen der abgerundeten Spitze 4 und der Erhebung 11 befindet sich eine dellenförmige Einschnürung 12, welche sich auf der gleichen Seite der Verbindungslinie 8 wie die Erhebung 11 befindet.
Mit Ausnahme des nicht-stetigen Übergangs zwischen der Spitze 4 und dem Verbindungskonturabschnitt 10 sind sämtliche Übergänge in der Außenkontur 3 verrundet ausgeführt.
In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, welches im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht, jedoch mit dem Unterschied, dass die Ausbuchtung 7 eine teilkreisförmige Spitze aufweist, welche radial nach außen gerichtet ist. Die teilkreisförmige Spitze der Ausbuchtung 7 ist insbesondere halbkreisförmig ausgeführt und erstreckt sich, bezogen auf die Verbindungslinie 8, radial nach außen. Der Radius dieser teilkreisförmigen Ausbuchtung 7 ist insbesondere kleiner als der Radius der Erhebung 11.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist der Verbindungskonturabschnitt 10 ohne dellenförmige Einschnürung ausgebildet. Der unmittelbar an die abgerundete Spitze angrenzende Teil des Verbindungskonturabschnitts 10 ist insbesondere geradlinig ausgeführt und liegt in der Verbindungslinie 8.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1213107 A1 [0002]

Claims

Befestigungsflansch in einer Werkzeugmaschine zur Aufnahme eines Werkzeugs, mit einer nicht-runden Querschnittsgeometrie (2), die radial sich erhebende Spitzen 4 aufweist, welche abgerundet ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungslinie (8) zwischen den Mittelpunkten (5) benachbarter abgerundeter Spitzen (4) die Außenkontur (3) der Spitzen (4) schneidet und dass ein an eine Spitze (4) sich unmittelbar anschließender Verbindungskonturabschnitt (10) der Querschnittsgeometrie (2) asymptotisch an der Verbindungslinie (8) anliegt, derart, dass eine Tangente (9) an die Spitze (4) im Übergang zum Verbindungskonturabschnitt (10) mit der Verbindungslinie (8) einen Winkel (α) einschließt.
Befestigungsflansch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze (4) und der sich an die Spitze (4) anschließende Verbindungskonturabschnitt (10) auf gegenüberliegenden Seiten der Verbindungslinie (8) liegen.
Befestigungsflansch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskonturabschnitt (10) eine Spitze (4) der Querschnittsgeometrie (2) mit einer radial nach innen gerichteten Erhebung (11) verbindet.
Befestigungsflansch nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (11) (2) von einem gedachten Innenkreis 6 um den Mittelpunkt (5) der Querschnittsgeometrie (2) begrenzt ist.
Befestigungsflansch nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (11) teilkreisförmig ausgeführt ist, wobei der Radius (r₃) der Erhebung (11) größer ist als der Radius (r₂) der Spitze (4).
Befestigungsflansch nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten Spitzen (4) zwei Erhebungen (11) angeordnet sind.
Befestigungsflansch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen benachbarten Erhebungen (11) eine Ausbuchtung (7) liegt, die von der Verbindungslinie (8) begrenzt ist.
Befestigungsflansch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen benachbarten Erhebungen (11) liegende Ausbuchtung (7) eine teilkreisförmige Spitze (4) aufweist.
Befestigungsflansch nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Verbindungskonturabschnitts (10) eine weitere Erhebung (11) liegt.
Werkzeugmaschine mit einem Befestigungsflansch nach einem der Ansprüche 1 bis 9.