DE102011101935A1

DE102011101935A1 - Werkzeughalter mit axialem Ausweichmechanismus

Info

Publication number: DE102011101935A1
Application number: DE201110101935
Authority: DE
Inventors: Dr. Lay Norbert
Original assignee: Wsengineering GmbH and Co KG
Current assignee: Ws Wielaender and Schill Engineering & Co De GmbH
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2012-11-22
Anticipated expiration: 2031-05-19
Also published as: DE102011101935B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter mit einem Ausweichmechanismus, bei welchem ein Halter axial in einem Gehäuse verschiebbar angeordnet ist. Der Halter ist sowohl über zumindest eine Blattfeder als auch über eine zumindest eine Feder mit einstellbarer Federkraft mit dem Gehäuse verbunden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter mit einem axialen Ausweichmechanismus, welcher ab einer vorgegebenen bzw. einstellbaren Kraft das Werkzeug ausweichen lässt. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Werkzeughalters mit einem Ausweichmechanismus.
Hintergrund der Erfindung
Werkzeughalter mit einem Ausweichmechanismus sind bekannt. Diese dienen der Aufnahme eines Werkzeugs, beispielsweise eines Fräsers oder eines Entgratungswerkzeugs. Ab einer vorgegebenen Kraft weicht das Werkzeug aus. So kann das Werkzeug beispielsweise mit einer definierten Kraft entlang der Kante eines Werkstücks fahren.
Die bekannten Werkzeughalter sind aufwendig herzustellen und dementsprechend teuer. Aufgrund der Vielzahl an verwendeten Teilen ist es insbesondere aufwendig, einen Ausweichmechanismus mit der geforderten hohen Maßhaltigkeit herzustellen. Insbesondere kann durch Toleranzen und Spiel zwischen den Bauteilen eines Ausweichmechanismus die Genauigkeit des Ausweichsystems in einem unerwünschten Maß verringert werden Weiter sind die bekannten Werkzeughalter relativ groß und schwer und können daher für manche Maschinen nicht verwendet werden.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen einfach herstellbaren und zuverlässigen Ausweichmechanismus bereitzustellen, bei dem das Werkzeug mit hoher Genauigkeit geführt werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird bereits durch einen Werkzeughalter mit einem Ausweichmechanismus sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines Werkzeughalters mit einem Ausweichmechanismus nach einem der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter mit einem Ausweichmechanismus.
Gemäß der Erfindung handelt es sich um einen axialen Ausweichmechanismus, bei welchem der Halter ab einer vorgegebenen Kraft in Richtung einer Rotationsachse des Werkzeugs ausweicht.
Der Halter ist insbesondere zur Aufnahme einer Antriebsspindel ausgebildet, beispielsweise einer pneumatischen Antriebsspindel, und umfasst daher vorzugsweise ein im Wesentlichen zylindrisch ausgebildetes Gehäuse, in welches die Antriebsspindel eingesetzt werden kann.
Weiter ist der Halter in einem Gehäuse axial verschiebbar angeordnet. Der Halter sitzt dabei vorzugsweise im Wesentlichen mittig in dem Gehäuse.
Der Halter ist über eine Feder mit einstellbarer Federkraft mit dem Gehäuse, insbesondere mit einer Gehäuserückseite, verbunden. Über die Feder mit einstellbarer Federkraft kann die vorgegebene Kraft eingestellt werden, ab welcher der Halter und damit das Werkzeug ausweicht. Vorzugsweise wird eine pneumatische Feder, insbesondere ein Faltenbalg, verwendet.
Weiter ist der Halter zusätzlich über zumindest eine Blattfeder mit dem Gehäuse verbunden. Diese Blattfeder ist vorzugsweise zwischen einer Seitenwand des Gehäuses und der Seitenwand des Halters angeordnet. Insbesondere werden mehrere Blattfedern verwendet, welche um den Umfang des Halters verteilt angeordnet sind. Vorzugsweise sind Blattfedern in zwei voneinander beabstandeten Ebenen vorgesehen.
Ober die Blattfedern ist der Halter axial in dem Gehäuse verschiebbar.
Gleichzeitig können die Blattfedern im unbelasteten Zustand, also insbesondere wenn keine Druckluft am Faltenbalg anliegt, den Halter in axialer Richtung definiert zur Anlage bringen, was insbesondere das Einsetzen des Werkzeugs erleichtert. Die axiale Position des Halters wird beispielsweise bei Verwendung einer pneumatischen Feder bereits drucklos durch die Blattfedern festgelegt. Das Bearbeitungswerkzeug kann so auch in drucklosem Zustand relativ zum zu bearbeiteten Werkstück kalibriert werden.
Weiter wird durch die Blattfedern erreicht, dass kein Spiel zwischen Gehäuse und Halter vorhanden ist.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der zylindrisch ausgebildete Halter in zumindest einer, vorzugsweise in zumindest zwei Führungen des Gehäuses axial verschiebbar angeordnet. Durch zusätzliche Führungen, in welchen der Halter axial verschiebbar ist, wird sichergestellt, dass auch bei höheren Kräften senkrecht zur Achse der Halter nicht quer zur Achse kippt oder die Blattfedern beschädigt werden.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist der Werkzeughalter zumindest einen Anschlag auf, der die axiale Beweglichkeit zwischen Halter und Gehäuse begrenzt. Es ist insbesondere ein Anschlag vorgesehen, der eine definierte axiale Endstellung sicherstellt. Aber auch in umgekehrter Richtung kann ein Anschlag vorgesehen sein, um die Gefahr einer Beschädigung des Werkzeughalters beim Einsetzen der Antriebsspindel zu reduzieren.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Werkzeughalter zumindest eine Verdrehsicherung zwischen Halter und Gehäuse auf. Über die Verdrehsicherung, welche beispielsweise als in eine Nut eingreifender Steg ausgebildet ist, können Drehmomente abgefangen werden, so dass diese nicht die Blattfedern, mit denen Halter und Gehäuse verbunden sind, beschädigen.
Vorzugsweise sind zumindest Halter, Gehäuse und Blattfeder einstückig ausgebildet.
Es ist insbesondere möglich, mittels eines Rapid-Prototyping-Verfahrens, insbesondere mittels selektiven Lasersinterns, den Werkzeughalter aus einem Stück herzustellen. So werden nicht nur montagebedingte Toleranzen vermieden, sondern es ist auch möglich, einen besonders kompakten Werkzeughalter bereitzustellen.
Vorzugsweise ist der Werkzeughalter derart ausgebildet, dass der Halter in axialer Richtung maximal zwischen 0,5 und 10, vorzugweise zwischen 2 und 7 mm auslenkbar ist. Die einstellbare Feder, insbesondere der Faltenbalg kann, derart dimensioniert werden, dass eine Rückstellkraft zwischen 0,5 und 80 N einstellbar ist. Eine kleine Rückstellkraft von 0,5 N ist dabei bereits im drucklosen Zustand durch die Blattfedern sichergestellt.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines Werkzeughalters mit einem Ausweichmechanismus, insbesondere eines vorstehend beschriebenen Halters.
Der Werkzeughalter umfasst einen Halter zur Aufnahme eines Werkzeugs, welcher in einem Gehäuse axial verschiebbar angeordnet ist und so ab einer vorgegebenen Kraft das Ausweichen des Werkzeugs in axialer Richtung ermöglicht.
Halter und Gehäuse sind mittels selektiven Lasersinterns einstückig hergestellt. So kann auf sehr einfache Weise ein Ausweichmechanismus mit hoher Maßhaltigkeit hergestellt werden.
Der Halter kann dabei in dem Gehäuse eingeschlossen sein. Vorzugsweise ist der Halter über einen ebenfalls mittels selektiven Lasersinterns hergestellten Faltenbalg mit einer Gehäuserückseite verbunden.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung soll im Folgenden Bezug nehmend auf ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen 1 und 2 näher erläutert werden.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Werkzeugshalters 1. Der Werkzeughalter 1 umfasst ein Gehäuse 2, welches in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen achteckig ausgebildet ist, aber auch eine andere Form haben kann.
Die Gehäuserückseite 3 kann an einer Maschine zur Führung des Werkzeughalters befestigt werden (nicht dargestellt).
Hierfür umfasst die Gehäuserückseite 3 Bohrungen 4 oder Gewinde. Die Seitenwand des Gehäuses 2 umfasst zur Zugänglichkeit des Gehäuseinneren Öffnungen. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Seitenteile des Gehäuses 2 als drei Arme ausgebildet, zwischen denen das Gehäuseinnere zugänglich ist.
In das Gehäuse 2 hinein ragt ein Halter 5 zur Aufnahme eines Werkzeugs. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Spindel 6 in den Halter 5 eingesetzt und mittels der Überwurfmutter 7 befestigt.
Der Halter 5 ist im Wesentlichen kreiszylindrisch ausgebildet und umfasst an seinem hinteren Ende zumindest eine Öffnung 12, über die die Spindel 6 von der Rückseite her zugänglich ist und durch die beispielsweise ein Druckluftschlauch oder ein Kabel geführt werden kann, um die Spindel 6 anzutreiben.
Der Halter 5 ist gegenüber dem Gehäuse 2 axial, also in Richtung der Antriebsachse der Spindel 6 verschiebbar.
Hierzu sitzt der Halter 5 in den voneinander beabstandeten Führungen 8 und 9.
Weiter ist der Halter 5 über die Blattfedern 10 und 11 mit dem Gehäuse 2 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel sind jeweils drei Blattfedern 10, 11 um den Umfang des Halters 5 verteilt und in zwei voneinander beabstandeten Ebenen angeordnet.
Durch die Blattfedern 10, 11 ist der Halter 5 auch seitlich mit dem Gehäuse 2 verbunden, ohne dass die axiale Verschiebbarkeit beeinträchtigt ist. Über diese Verbindung wird Spiel zwischen Halter 5 und Gehäuse 2 auf ein Mindestmaß reduziert. Höhere Querkräfte werden über die Führungen 8 und 9 abgefangen.
Rückseitig ist der Halter 5 über einen Faltenbalg 13 mit der Gehäuserückseite 3 verbunden. Über einen Druckluftanschluss 14 kann der Faltenbalg 13 mit Druck beaufschlagt werden und so die Kraft ab der das Werkzeug in axialer Richtung ausweicht, eingestellt werden.
Weiter ist in diesem Ausführungsbeispiel an der Führung 8 eine Verdrehsicherung 15 in Form eines in eine Nut greifenden Steges vorgesehen. Die Verdrehsicherung 15 stellt sicher, dass auch höhere Drehmomente, etwa beim Festziehen der Überwurfmutter 7, die Blattfedern 10, 11 nicht beschädigen.
Mit Ausnahme der Überwurfmutter 7 sind in diesem Ausführungsbeispiel alle Bauteile des Halters 1 einstückig mittels selektiven Lasersinterns hergestellt.
2 zeigt eine perspektivische Schnittansicht des in 1 dargestellten Halters 1 entlang seiner Achse, wobei in dieser Ansicht die Spindel herausgenommen ist, so dass nur der Halter 1 dargestellt ist.
Über den Faltenbalg 13, welcher mit dem Halter 5 verbunden ist, kann die axiale Rückstellkraft des Halters 5 in axialer Richtung eingestellt werden.
Über den Kragen 17 wird an der vorderen Führung 8 ein Anschlag gebildet, an welchem der Halter 5 in einer definierten axialen Position zur Anlage kommt.
Auch in entgegen gesetzter Richtung wird über den Kragen 16 an der Führung 8 ein Anschlag gebildet, so dass der Ausweichmechanismus, insbesondere die Blattfedern 10, 11 oder der Faltenbalg 13 beim Hereindrücken beschädigt werden.
Zu erkennen ist, dass bereits im drucklosen Zustand durch die Blattfedern 10, 11 der Kragen 17 an der Führung 8 zu Anlage kommt. Aufgrund der definierten Position kann so das Einsetzen des Werkzeugs und dessen Kalibrierung relativ zum zu bearbeiteten Werkstück erleichtert sein.
Durch die Erfindung konnte ein Werkzeughalter mit Ausweichmechanismus bereitgestellt werden, welcher eine sehr genaue Führung des Werkzeugs ermöglicht, einfach herstellbar und besonders leicht ist.
Bezugszeichenliste

1: Werkzeughalter
2: Gehäuse
3: Gehäuserückseite
4: Bohrung
5: Halter
6: Spindel
7: Überwurfmutter
8: Führung
9: Führung
10: Blattfeder
11: Blattfeder
12: Aussparung
13: Faltenbalg
14: Druckluftanschluss
15: Verdrehsicherung
16: Kragen
17: Kragen

Claims

Werkzeughalter mit einem Ausweichmechanismus, umfassend einen Halter zur Aufnahme eines Werkzeugs, insbesondere einer Antriebsspindel, wobei der Halter in einem Gehäuse axial verschiebbar angeordnet ist, wobei der Halter über zumindest eine Blattfeder mit dem Gehäuse verbunden ist, und wobei der Halter über eine Feder mit einstellbarer Federkraft mit dem Gehäuse verbunden ist.
Werkzeughalter mit einem Ausweichmechanismus nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Feder mit einstellbarer Federkraft um eine pneumatische Feder, insbesondere um einen Faltenbalg, handelt.
Werkzeughalter mit einem Ausweichmechanismus nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter in zumindest zwei Ebenen über jeweils zumindest drei um den Umfang des Halters verteilte Blattfedern mit dem Gehäuse verbunden ist.
Werkzeughalter mit einem Ausweichmechanismus nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter zylindrisch ausgebildet ist und in zumindest einer, vorzugsweise zumindest zwei Führungen des Gehäuses axial verschiebbar angeordnet ist.
Werkzeughalter mit einem Ausweichmechanismus nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter zumindest einen Anschlag aufweist, der die axiale Beweglichkeit zwischen Halter und Gehäuse begrenzt.
Werkzeughalter mit einem Ausweichmechanismus nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter zumindest eine Verdrehsicherung zwischen Halter und Gehäuse aufweist.
Werkzeughalter mit einem Ausweichmechanismus nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Halter, Gehäuse und Blattfeder einstückig ausgebildet sind.
Werkzeughalter mit einem Ausweichmechanismus nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter in axialer Richtung maximal zwischen 0,5 und 10, vorzugsweise zwischen 2 und 7 mm auslenkbar ist.
Werkzeughalter mit einem Ausweichmechanismus nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter über die Feder mit einstellbarer Federkraft mit einer Gehäuserückseite verbunden ist.
Verfahren zur Herstellung eines Werkzeughalters mit einem Ausweichmechanismus, insbesondere eines Werkzeughalters nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend einen Halter zur Aufnahme eines Werkzeugs, welcher in einem Gehäuse axial verschiebbar angeordnet ist, wobei Halter und Gehäuse mittels selektiven Lasersinterns einstückig hergestellt werden.