DE102012017419A1

DE102012017419A1 - Werkzeug, insbesondere Bearbeitungswerkzeug

Info

Publication number: DE102012017419A1
Application number: DE201210017419
Authority: DE
Inventors: Sebastian Wiest
Original assignee: Gebrueder Heller Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Gebrueder Heller Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2014-05-15
Anticipated expiration: 2032-08-31
Also published as: DE102012017419B4

Abstract

Das Werkzeug hat einen Grundkörper, an dessen Umfang Kassetten zur Aufnahme von Schneidplatten vorgesehen sind. Die Kassetten sind an einem ringförmigen Kassettenträger vorgesehen. Er sitzt mit einer ringförmigen Innenseite unter Bildung einer ringförmigen Schnittstelle lösbar auf einer ringförmigen Außenseite des Grundkörpers und besteht aus wenigstens zwei teilringförmigen Segmenten. Der Innendurchmesser des Kassettenträgers und/oder der Außendurchmesser des Grundkörpers ist zum axialen Abnehmen des Kassettenträgers vom Grundkörper vergrößerbar bzw. verkleinerbar. Die Schnittstelle zwischen dem Grundkörper und dem Kassettenträger hat ein solches Profil, dass der Kassettenträger in beiden Axialrichtungen am Grundkörper abgestützt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug, insbesondere ein Bearbeitungswerkzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Es sind Werkzeuge zur Bearbeitung von beispielsweise Kurbelwellen als Vollscheiben bekannt, die eine hohe Masse von etwa 70 bis 120 kg aufweisen und für Drehbearbeitungen eingesetzt werden. Die hohe Masse der Werkzeugvollscheibe erschwert den Werkzeugwechsel, weil ein Hebezeug erforderlich ist. Es benötigt Platz in der Maschine und/oder stellt eine Störkontur in einer Maschinenhalle dar. Das Hebezeug ist außerdem teuer und muss gewartet werden. Der Werkzeugwechsel mit dem Hebezeug ist zeitaufwändig und erfordert ein mehrmaliges Verlassen des Arbeitsraums, zum Beispiel zum Positionieren des Hebezeuges, zum Heranschaffen von Hilfsmitteln und dergleichen. Das mehrmalige Verlassen bzw. Betreten des Arbeitsraums birgt eine hohe Unfallgefahr beim Übertreten der Einstiegsschwelle zum Arbeitsraum. Durch die lange Werkzeugwechselzeit entsteht zudem eine hohe Maschinenstillstandszeit, wodurch die Maschinenproduktivität verringert wird.
Es sind auch Werkzeuge bekannt, deren Werkzeugkörper aus einzelnen Segmenten besteht, auf denen Kassetten zur Aufnahme von Schneidplatten angeordnet sind. Die Segmente werden außerhalb der Maschine auf einem Werkzeuggrundkörper montiert. Anschließend wird das gesamte Werkzeug in die Maschine eingewechselt. Auch hierfür ist ein Hebezeug erforderlich, so dass auch bei solchen Werkzeugen die gleichen Nachteile auftreten, wie sie in Bezug auf eine Werkzeugvollscheibe beschrieben sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Werkzeug so auszubilden, dass ein einfacher Werkzeugwechsel möglich ist.
Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Werkzeug erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Werkzeug befinden sich die Schneidplatten auf dem ringförmigen Kassettenträger. Er ist über die ringförmige Schnittstelle lösbar mit dem Grundkörper verbunden. Darum muss bei einem Werkzeugwechsel nicht das gesamte Werkzeug ausgewechselt werden, sondern nur der die Kassetten aufweisende Kassettenträger. Er hat nur ein geringes Gewicht und kann somit ohne Hebezeuge gewechselt werden. Der Werkzeugwechsel lässt sich von einem Maschinenbediener einfach durchführen. Die Werkzeugwechselzeit ist gering. Der Bediener muss zur Montage und Demontage den Arbeitsraum der Maschine jeweils nur ein einziges Mal betreten. Der Kassettenträger hat wenigstens zwei teilringförmige Segmente. Der Kassettenträger hat eine ringförmige Innenseite, mit der er auf einer ringförmigen Außenseite des Grundkörpers sitzt. Die Innen- und die Außenseite bilden die Schnittstelle des Werkzeuges. Um den Kassettenträger vom Grundkörper des Werkzeuges abzunehmen, wird der Innendurchmesser des Kassettenträgers so vergrößert und/oder der Außendurchmesser des Grundkörpers so verringert, dass der Kassettenträger axial vom Grundkörper abgenommen werden kann.
Vorteilhaft sind die Segmente des Kassettenträgers durch wenigstens ein elastisches Halteelement miteinander verbunden, das in Umfangsrichtung des Kassettenträgers elastisch dehnbar ist. In diesem Falle können bei einem Werkzeugwechsel die Segmente voneinander entfernt werden, wobei das elastische Halteelement gedehnt und dadurch der Innendurchmesser des Kassettenträgers vergrößert wird. Der Kassettenträger wird so weit aufgeweitet, dass er axial vom Grundkörper abgenommen werden kann. Das Halteelement sorgt dafür, dass die Segmente des Kassettenträgers zusammengehalten werden und nicht auseinander fallen.
Damit die Segmente des Kassettenträgers zuverlässig am Grundkörper radial verspannt werden können, sind die Segmente an einem Endbereich in Umfangsrichtung am Grundkörper abgestützt und am anderen Ende mit mindestens einem Mitnehmer versehen, an dem eine Spanneinrichtung angreift. Mit der Spanneinrichtung wird das jeweilige Segment gegen den Grundkörper verspannt. Während dieses Spannvorganges stützt sich das Segment am Grundkörper ab. Auf diese Weise kann eine sehr hohe radiale Spannkraft erzeugt werden.
Die Segmente sind zur Abstützung am Grundkörper vorteilhaft mit wenigstens einem Halteteil versehen, das in eine Vertiefung des Grundkörpers eingreift. Dadurch ergibt sich eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Segment und dem Grundkörper, wodurch der Spannvorgang zuverlässig ausgeführt werden kann. Das Halteteil sorgt außerdem dafür, dass das Segment beim Wechselvorgang einfach am Grundkörper montiert werden kann, indem das Halteteil in die Vertiefung des Grundkörpers eingesetzt wird.
Der Mitnehmer des Segmentes ist vorteilhaft mit einer quer zur Umfangsrichtung des Kassettenträgers liegenden Anschlagfläche versehen, an der wenigstens ein Spannelement der Spanneinrichtung angreift. Mit dem Spannelement kann, wenn das Segment mit dem Halteteil in die Vertiefung des Grundkörpers eingesetzt ist, die Verspannung des Segmentes am Grundkörper einfach und sicher durchgeführt werden.
Damit eine radiale Spannkraftkomponente auf jeden Fall auf das Segment beim Spannvorgang ausgeübt wird, schließt die Anschlagfläche des Mitnehmers einen Winkel mit der zugehörigen Radialebene des Werkzeuges ein. Der Winkel ist so gewählt, dass beim Spannvorgang das jeweilige Segment über den Mitnehmer eine Belastung radial in Richtung auf den Grundkörper erfährt.
Damit das Spannelement einfach mit dem Mitnehmer in Kontakt kommen kann, steht die Anschlagfläche vorteilhaft nach innen über das Segment des Kassettenträgers vor.
Die Spanneinrichtung ist vorteilhaft im Grundkörper untergebracht, so dass der Kassettenträger selbst sehr kompakt ausgebildet sein kann und nur geringes Gewicht aufweist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Spanneinrichtung mit einem Aktuator versehen, mit dem ein Keilschieber verschoben werden kann. Vorteilhaft ist für jedes Segment des Kassettenträgers eine solche Spanneinrichtung vorgesehen. Im Grundkörper steht ausreichend Einbauraum für mehrere Spanneinrichtungen zur Verfügung.
Vorteilhaft wird mit dem Keilschieber wenigstens ein Druckelement verschoben, mit dem das Spannelement betätigt wird. Wenn der Keilschieber durch den Aktuator verschoben wird, dann wird das Druckelement über die Keilfläche dieses Keilschiebers entsprechend verschoben, wodurch das Spannelement je nach Verschieberichtung des Keilschiebers entsprechend bewegt wird.
Eine einfache und kompakte Ausbildung ergibt sich in vorteilhafter Weise, wenn das Spannelement im Grundkörper drehbar gelagert ist. Die drehbare Anordnung des Spannelementes erlaubt eine sehr raumsparende Gestaltung.
Damit das Spannelement bei der Demontage des Kassettenträgers in Richtung auf eine Freigabestellung bewegt werden kann, ist es vorteilhaft, wenn das Spannelement unter der Kraft wenigstens einer Rückstellfeder steht, die das Spannelement entgegen Spannrichtung belastet. Das Spannelement wird somit durch das Druckelement beim Spannvorgang in der einen Richtung gegen die Kraft der Rückstellfeder bewegt. Wird das Druckelement für den Wechselvorgang in die andere Richtung bewegt, dann sorgt die vorgespannte Rückstellfeder dafür, dass das Spannelement in entsprechendem Maße zurückgedreht wird.
Die Schnittstelle zwischen dem Grundkörper und dem Kassettenträger wird durch den äußeren Umfangsrand des Grundkörpers und den entsprechend gestalteten inneren Umfangsrand des Kassettenträgers gebildet. Die beiden Umfangsränder sind profiliert ausgebildet und aneinander angepasst.
Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung nach Anspruch 15 ist die Schnittstelle zwischen dem Kassettenträger und dem Grundkörper so ausgebildet, dass der Kassettenträger in beiden Axialrichtungen am Grundkörper abgestützt ist. Das erfindungsgemäße Werkzeug zeichnet sich darum dadurch aus, dass die Schnittstelle zwischen dem Grundkörper und dem Kassettenträger axiale Kräfte in beiden Axialrichtungen über den gesamten Umfang aufnehmen kann.
Die Schnittstelle zwischen dem Grundkörper und dem Kassettenträger 1 kann geometrisch bestimmt, aber auch überbestimmt sein. Die geometrische Überbestimmung führt zu einer besonders hohen Steifigkeit des Werkzeuges.
Der Anmeldungsgegenstand ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch durch alle in den Zeichnungen und der Beschreibung offenbarten Angaben und Merkmale. Sie werden, auch wenn sie nicht Gegenstand der Ansprüche sind, als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
1 ein erfindungsgemäßes Werkzeug in Ansicht,
2 in vergrößerter Darstellung eine Einrichtung zum Spannen eines Kassettenträgers auf einem Grundkörper des erfindungsgemäßen Werkzeuges,
3 in vergrößerter Darstellung den Bereich zwischen zwei Segmenten des Kassettenträgers des erfindungsgemäßen Werkzeuges,
4 in vergrößerter Darstellung und im Axialschnitt den Verbindungsbereich zwischen dem Kassettenträger und dem Grundkörper des erfindungsgemäßen Werkzeuges,
5 eine zweite Ausführungsform der Verbindung benachbarter Segmente des Kassettenträgers des erfindungsgemäßen Werkzeuges,
6 in vergrößerter und perspektivischer Darstellung den Verbindungsbereich zwischen benachbarten Segmenten des Kassettenträgers des erfindungsgemäßen Werkzeuges,
7 bis 10 jeweils in Darstellungen entsprechend 4 weitere Ausführungsformen der Schnittstelle zwischen dem Kassettenträger und dem Grundkörper des erfindungsgemäßen Werkzeuges,
11 in schematischer Darstellung den auf dem Grundkörper montierten Kassettenträger,
12 die Segmente des Kassettenträgers in aufgeweitetem Zustand für die Montage des Kassettenträgers auf dem Grundkörper des erfindungsgemäßen Werkzeuges.
Mit dem Werkzeug ist ein einfacher und nur wenig Zeit beanspruchender Werkzeugwechsel möglich. Das Werkzeug hat einen Kassettenträger 1, der aus wenigstens zwei, im Ausführungsbeispiel aus drei Segmenten 2 bis 4 besteht, die jeweils teilringförmig ausgebildet sind und in montierter Lage den ringförmigen Kassettenträger 1 bilden. Die Segmente 2 bis 4 können für den Werkzeugwechsel aufgeweitet werden (12), damit sie abgenommen werden können. Der Kassettenträger 1 umgibt einen scheibenförmigen Grundkörper 5, auf dessen Umfang die Segmente 2 bis 4 des Kassettenträgers 1 verspannt werden.
Am äußeren Umfang der Segmente 2 bis 4 sind Kassetten 6 befestigt, die in bekannter Weise Schneidplatten tragen.
Der Grundkörper 5 des Werkzeuges wird an der jeweiligen Maschine in geeigneter Weise befestigt und verbleibt bei einem Werkzeugwechsel an der Maschine. Es wird lediglich der ringförmige Kassettenträger 1 ausgewechselt, was einfach möglich ist.
Der Grundkörper 5 weist an seiner einen Seite einen durch eine Vertiefung gebildeten Aufnahmeraum 7 auf, in dem Spanneinrichtungen 8 untergebracht sind, mit denen die Segmente 2 bis 4 des Kassettenträgers 1 auf dem Grundkörper 5 verspannt werden können. Die Spanneinrichtungen 8 sind gleich ausgebildet und werden anhand der 2 näher beschrieben.
Die Spanneinrichtung 8 hat einen Aktuator 9, der im Ausführungsbeispiel ein einfach wirkender Hydraulikzylinder mit Federrückstellung ist. Mit dem Aktuator 9 wird ein Keilschieber 10 verschoben, der längs einer Linearführung 11 (1) verschiebbar ist. Sie befindet sich am Boden des Aufnahmeraumes 7 des Grundkörpers 5. Beispielsweise kann der Keilschieber 10 in einer Ausnehmung im Boden des Aufnahmeraumes 7 liegen und durch die Seitenwände dieser Ausnehmung geführt sein. Der Keilschieber 10 hat eine Keilfläche 12, an der ein Druckelement 13 anliegt, mit dem ein drehbares Spannelement 14 betätigt werden kann. Das Spannelement 14 ist um eine senkrecht zum Boden des Aufnahmeraumes 7 liegende Achse 15 drehbar. Das Spannelement 14 steht unter der Kraft wenigstens einer Rückstellfeder 16, die das Spannelement in der Darstellung gemäß 2 entgegen dem Uhrzeigersinn belastet, also entgegen der Spannrichtung. Vorteilhaft ist die Rückstellfeder 16 als Druckfeder ausgebildet, die sich mit einem Ende an einem Anschlag 17 des Grundkörpers 5 und mit ihrem anderen Ende an einem Anschlag 18 des Spannelementes 14 abstützt. Das Druckelement 13 kann runden oder eckigen Querschnitt haben und liegt mit seinem vom Keilschieber 10 abgewandten Ende an einer Anschlagfläche 19 des Spannelementes 14 an. Die Anschlagfläche 19 liegt dem Anschlag 18 für die Rückstellfeder 16 etwa diametral gegenüber. Wird das Druckelement 13 über den Keilschieber 10 so verschoben, dass es sich in Richtung auf das Spannelement 14 bewegt, dann wird das Spannelement 14 gegen die Kraft der Rückstellfeder 16 gedreht. Wird umgekehrt der Keilschieber 10 durch den Aktuator 9 zurückgeschoben, dann wird das Druckelement 13 durch das Spannelement 14 zurückgeschoben. Die Rückstellfeder 16 dreht das Spannelement 14 entgegen dem Uhrzeigersinn, wodurch über die Anschlagfläche 19 das Druckelement 13 zurückgeschoben wird.
Das Spannelement 14 ist am Umfang mit einer radial vorstehenden Mitnehmerfläche 20 versehen, die mit einem Mitnehmer 21 zusammenwirkt, der am Segment 2 des Kassettenträgers 1 befestigt ist. Der Mitnehmer 21 ist nahe dem dem benachbarten Segment 4 zugewandten Ende des Segmentes 2 befestigt und fest mit ihm verbunden. Beim Spannvorgang liegt das Spannelement 14 mit seiner Mitnahmefläche 20 am Mitnehmer 21 auf der vom Segment 4 abgewandten Seite an. Wird das Spannelement 14 im Uhrzeigersinn in der Darstellung gemäß 2 gedreht, wird das Segment 2 in Richtung auf das Segment 4 bewegt. In der Spannstellung haben benachbarte Segmente 2 bis 4 des Kassettenträgers 1 einen geringen Abstand 22 voneinander, wie es für die Segmente 2 und 4 in 2 dargestellt ist. Dadurch ist gewährleistet, dass die Segmente 2 bis 4 einwandfrei auf dem Grundkörper 5 verspannt werden können.
Das andere Ende des Segmentes 2 ist mit einem in Richtung auf den Grundkörper 5 vorstehenden Halteteil 23 versehen, der in der Einbaulage in eine entsprechende umfangsseitige Vertiefung 24 des Grundkörpers 5 eingreift. Beim Spannvorgang mittels des Spannelementes 14 stützt sich das Segment 2 über den Halteteil 23 am Grundkörper 5 ab. In 2 ist der Halteteil 23 des Segmentes 4 dargestellt, das nahe dem benachbarten Segmentende vorgesehen ist.
Sämtliche Segmente 2 bis 4 sind in der beschriebenen Weise an einem Ende mit dem Mitnehmer 21 und am anderen Ende mit dem Halteteil 23 versehen, wie auch aus 1 hervorgeht.
Wie 3 zeigt, hat der Mitnehmer 21 im Bereich seines radial nach innen über das Segment 2 vorstehenden Bereiches eine Anschlagfläche 25, die stumpfwinklig zum übrigen Teil der entsprechenden Seitenfläche des Mitnehmers 21 liegt. Die Anschlagfläche 25 liegt somit nicht in einer Radialen, wodurch sichergestellt ist, dass in der Anschlagstellung auf jeden Fall eine radiale Spannkraftkomponente beim Spannvorgang erzeugt wird. Die Mitnehmerfläche 20 des Spannelementes 14 liegt dementsprechend winklig zu einer entsprechenden Radialen des Werkzeuges.
Die Mitnehmerfläche 20 geht bogenförmig in einen Boden 26 einer umfangsseitigen Ausnehmung 27 des Spannelementes 14 über. Damit der Spannvorgang nicht behindert wird, liegt die Mitnehmerfläche 20 unter einem stumpfen Winkel zum Boden 26. Er erstreckt sich bis zum äußeren Rand 28 des Spannelementes 14.
Die Anschlagfläche 25 bildet die der Mitnehmerfläche 20 zugewandte Stirnseite einer Nase 29, die radial über das Segment 2 nach innen vorsteht und im Bewegungsbereich der Mitnehmerfläche 20 des Spannelementes 14 liegt. Die Anschlagfläche 25 der Nase 29 liegt spitzwinklig zu einer Seitenfläche 30 der Nase 29. In der Spannstellung schließt die Seitenfläche 30 mit dem Boden 26 der Ausnehmung 27 des Spannelementes 14 einen spitzen Winkel ein.
Der Halteteil 23 ragt nach innen weiter über das Segment als der Mitnehmer 21. Die Stirnseite 31 des Halteteils 23 geht jeweils abgerundet in die Seitenflächen 32, 33 des Halteteiles 23 über. Dadurch kann der Halteteil 23 beim noch zu beschreibenden Wechselvorgang des Kassettenträgers 1 zuverlässig in die entsprechende Vertiefung 24 des Grundkörpers 5 eingesetzt werden. Da der Halteteil 23 weiter nach innen vorsteht als der Mitnehmer 21, befindet sich der Halteteil 23 bereits in Eingriff mit der Vertiefung 24, wenn mit dem Spannelement 14 das jeweilige Segment des Kassettenträgers 1 am Grundkörper 5 verspannt wird.
Die Segmente 2 bis 4 sind an ihren einander zugewandten Enden an ihrer Außenseite jeweils mit einer Vertiefung 34, 35 versehen, wie dies in 3 für die Segmente 2 und 4 dargestellt ist. In den beiden Vertiefungen ist wenigstens ein elastisches Halteelement 36 angeordnet, das beispielsweise ein Gummiband, eine Feder oder dergleichen sein kann. Wie aus 6 hervorgeht, wird das elastische Halteelement 36 um zwei Stege 37, 38 gelegt, die vom Boden 39, 40 der Vertiefungen 34, 35 abstehen. Das Halteelement 36 erstreckt sich auch über den Spalt 22 zwischen den benachbarten Segmenten 2 und 4. Die Stege 37, 38 erstrecken sich vorteilhaft bis zu den den Spalt 22 begrenzenden Stirnseiten 41, 42 der Segmente 2 und 4. Die anderen Enden der Stege 37, 38 sind vorteilhaft abgerundet, so dass das Halteelement 36 über seinen Umfang auch im Umlenkbereich zuverlässig abgestützt wird. Das Halteelement 36 ist vorteilhaft elastisch vorgespannt, so dass die benachbarten Segmente 2, 4 während des Wechselvorganges aneinander gehalten werden. Für den Spannvorgang selbst sind diese Halteelemente 36 nicht erforderlich.
Damit die Halteelemente 36 nicht aus den Vertiefungen 34, 35 herausfallen, wird auf die Stege 37, 38 jeweils ein Abdeckteil 43, 44 (3) geschraubt. Die Stege 37, 38 sind hierfür mit Gewindebohrungen 45, 46 versehen (6). Die Abdeckteile 43, 44 decken das jeweilige Halteelement 36 so ab, dass es nicht von den Stegen 37, 38 abspringen kann. Da die beiden Abdeckteile 43, 44 nicht miteinander verbunden sind, wird die Bewegung der Segmente 2 bis 4 relativ zueinander nicht beeinträchtigt.
4 zeigt die Schnittstelle 47 zwischen dem Kassettenträger 1 bzw. seinen Segmenten 2 bis 4 und dem Grundkörper 5. Diese Schnittstelle 47 ist so ausgebildet, dass der Kassettenträger 1 über seinen gesamten Umfang in beiden Richtungen axial unterstützt wird. Der Grundkörper 5 kann somit in beiden Axialrichtungen Kräfte aufnehmen, die bei der Bearbeitung von Werkstücken mit dem Werkzeug auftreten können. Die Schnittstelle 47 wird durch den Außenrand des Grundkörpers 5 sowie den inneren Rand der Segmente 2 bis 4 des Kassettenträgers 1 gebildet.
Der Grundkörper 5 hat an seinem Umfang zwei Ringflächen 48, 49, die koaxial zueinander liegen und axialen Abstand voneinander haben. Beide Ringflächen 48, 49 haben unterschiedlichen Radialabstand von der Achse des Grundkörpers 5. Die Ringfläche 49 schließt rechtwinklig an eine Seitenfläche 50 des Grundkörpers 5 sowie stumpfwinklig an eine Schrägfläche 51 an, die schräg radial nach innen gerichtet ist. Die Schrägfläche 51 verbindet die Ringfläche 49 mit einer Ringfläche 52, die über eine radiale Ringfläche 53 mit der Ringfläche 48 verbunden ist. Die Ringfläche 48 ihrerseits ist über eine Schrägfläche 54 mit einer Ringfläche 55 verbunden, die senkrecht an die andere Seitenfläche 56 des Grundkörpers 5 anschließt. Die beiden Ringflächen 49, 55 haben unterschiedlichen Radialabstand von der Achse des Grundkörpers 5. Außerdem haben beide Ringflächen 49, 55 größeren Radialabstand als die Ringfläche 52, jedoch kleineren Radialabstand als die Ringfläche 48 von der Achse des Grundkörpers 5.
Der innere Rand des Kassettenträgers 1 bzw. seiner Segmente 2 bis 4 ist entsprechend dem äußeren Rand des Grundkörpers 5 ausgebildet. Dementsprechend hat der Kassettenträger 1 die Ringflächen 57 bis 60, die durch die Schrägflächen 61, 62 und eine radiale Ringfläche 63 miteinander verbunden sind.
In montierter Lage liegen zumindest die Schrägflächen 54, 61 und 51, 62 von Grundkörper 5 und Kassettenträger 1 aneinander, so dass der Kassettenträger 1 in beiden Axialrichtungen am Grundkörper 5 abgestützt ist. Gegebenenfalls können auch die Ringflächen 55, 57 und 49, 60, gegebenenfalls auch die radialen Ringflächen 53, 63, von Grundkörper 5 und Kassettenträger 1 aneinander liegen. Diese geometrische Überbestimmung der Schnittstelle 47 führt zu einer besonders hohen Steifigkeit des Werkzeuges. Die Ringflächen 48, 58 und 52, 59 des Grundkörpers 5 sowie des Kassettenträgers 1 haben Abstand voneinander.
Damit der Kassettenträger 1 vom Grundkörper 5 abgenommen werden kann, muss der Innendurchmesser des Kassettenträgers 1 wenigstens um das Maß M aufgeweitet werden, damit der Kassettenträger 1 in Pfeilrichtung A axial vom Grundkörper 1 abgenommen werden kann. 4 zeigt in der rechten Abbildung den um das Maß M radial aufgeweiteten und vom Grundkörper 1 abgenommenen Kassettenträger 1.
Soll ein neuer Kassettenträger 1 am Grundkörper 5 montiert werden, muss der Kassettenträger 1 wenigstens um das Maß M aufgeweitet werden, damit er axial auf den Grundkörper 5 aufgesetzt werden kann. Anschließend wird der Durchmesser des Kassettenträgers 1 durch die elastischen Halteteile 36 verringert, so dass der Kassettenträger 1 und der Grundkörper 5 in die Montagelage gemäß der linken Abbildung in 4 gelangen. Mit den Spanneinrichtungen 8 werden die Segmente 2 bis 4 am Grundkörper 5 radial verspannt. In montierter Lage kann der Grundkörper 5 in axialer Richtung auf den Kassettenträger 1 wirkende Kräfte aufnehmen.
Die 7 bis 10 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Schnittstelle 47 zwischen dem Kassettenträger 1 und dem Grundkörper 5. Sämtliche Schnittstellen sind so ausgebildet, dass der Grundkörper 5 in beiden Axialrichtungen axial wirkende Kräfte vom Kassettenträger 1 aufnehmen kann. Damit der Kassettenträger 1 gewechselt werden kann, wird er aufgeweitet, so dass er in Axialrichtung vom Grundkörper 5 abgenommen bzw. wieder auf ihn aufgesetzt werden kann.
Bei der Ausführungsform gemäß 7 hat der Grundkörper 5 die beiden an seine Seitenflächen 50, 56 anschließenden Ringflächen 49, 55, die im Unterschied zur vorigen Ausführungsform auf gleicher Höhe liegen, d. h. sie haben gleichen radialen Abstand des Grundkörpers 5. Die beiden Ringflächen 49, 55 sind über jeweils eine Schrägfläche 64, 65 mit einer in halber axialer Breite des Grundkörpers liegenden Ringfläche 66 verbunden, die größeren radialen Abstand von der Achse des Grundkörpers 5 hat als die beiden Ringflächen 49, 55. Der Kassettenträger 1 hat das entsprechende Gegenprofil. Damit der Kassettenträger 1 vom Grundkörper 5 abgenommen werden kann, wird er wenigstens um das Maß M radial aufgeweitet. Er kann dann in beiden Axialrichtungen vom Grundkörper 5 abgenommen werden.
Die Schnittstelle 47 gemäß 8 hat zwei Ringflächen 49, 55, die unterschiedlichen Abstand von der Achse des Grundkörpers 5 haben und spitzwinklig an die jeweilige Seitenfläche 50, 56 des Grundkörpers 5 anschließen. Die beiden Ringflächen 49, 55 haben gleiche Breite und sind durch eine ringförmige Radialfläche 53 miteinander verbunden, die sich in halber Dicke des Grundkörpers 5 erstreckt. Der Kassettenträger 1 ist mit dem entsprechenden Gegenprofil an seiner Innenseite versehen. Um den Kassettenträger 1 vom Grundkörper 5 abnehmen zu können, wird er wiederum radial so weit aufgeweitet, dass er axial vom Grundkörper 5 abgenommen werden kann.
Beim Ausführungsbeispiel nach 9 hat die Schnittstelle die beiden rechtwinklig an die Seitenflächen 50, 56 des Grundkörpers 5 anschließenden Ringflächen 49, 55. Die Ringfläche 49 hat größeren radialen Abstand von der Achse des Grundkörpers 5 als die Ringfläche 55. Die Ringfläche 49 ist über die Schrägfläche 51 mit der Ringfläche 48 verbunden, die größeren radialen Abstand von der Achse des Grundkörpers 5 hat als die Ringfläche 49. Die Ringfläche 48 ist über die radial verlaufende Ringfläche 53 mit der Ringfläche 52 verbunden, die kleineren radialen Abstand von der Achse des Grundkörpers 5 hat als die Ringfläche 55. Die beiden Ringflächen 52 und 55 sind durch die Schrägfläche 54 miteinander verbunden. Die radiale Ringfläche 53 befindet sich in halber axialer Breite des Grundkörpers 5. Der Kassettenträger 1 hat das entsprechende Gegenprofil. Soll der Kassettenträger 1 abgenommen werden, wird er so weit radial aufgeweitet, dass er axial vom Grundkörper 5 abgenommen werden kann.
Beim Ausführungsbeispiel nach 10 hat die Schnittstelle 47 die beiden rechtwinklig an die Seitenflächen 50, 56 des Grundkörpers 5 anschließenden Ringflächen 49, 55. Sie liegen auf gleicher Höhe und haben somit gleichen radialen Abstand von der Achse des Grundkörpers 5. Die Ringfläche 49 ist über die Schrägfläche 51 mit der Ringfläche 48 verbunden, die größeren radialen Abstand von der Achse des Grundkörpers 5 hat als die Ringfläche 49. Die Ringfläche 48 ist durch die radiale Ringfläche 53 mit der Ringfläche 52 verbunden, die kleineren radialen Abstand von der Achse des Grundkörpers 5 hat als die beiden Ringflächen 49, 50. Die radiale Ringfläche 53 liegt wiederum in halber Breite des Grundkörpers 5. Die Ringfläche 52 ist über die Schrägfläche 54 mit der Ringfläche 55 verbunden. Auch bei dieser Ausführungsform wird der Kassettenträger 1 bei einem Werkzeugwechsel radial so aufgeweitet, dass er axial vom Grundkörper 5 abgenommen werden kann.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen, dass die Schnittstelle 47 stets so gestaltet ist, dass der Grundkörper 5 die beim Einsatz des Werkzeuges auftretenden Axialkräfte in beiden Axialrichtungen aufnehmen kann, da zumindest die Schrägflächen von Grundkörper 5 und Kassettenträger 1 aneinander liegen. Die Schrägflächen der Schnittstellen 47 haben vorzugsweise solche Neigungswinkel, dass eine Selbsthemmung nicht auftritt. Es ist weiter möglich, dass auch die Ringflächen von Grundkörper 5 und Kassettenträger 1 aneinander liegen, wodurch das Werkzeug eine hohe Steifigkeit erhält.
11 zeigt in schematischer Darstellung den Kassettenträger 1, der auf dem Grundkörper 5 montiert ist. Die Segmente 2 bis 4 werden mit Hilfe der Spanneinrichtungen 8 am Umfang des Grundkörpers 5 verspannt. Die Aktuatoren 9 betätigen die Keilschieber 10, die über die Druckelemente 13 die Spannelemente 14 so drehen, dass die Segmente 2 bis 4 radial am Grundkörper 5 verspannt sind. Die Halteteile 23 der Segmente 2 bis 4 greifen in die entsprechenden Vertiefungen 24 des Grundkörpers 5 ein und stützen dadurch die Segmente 2 bis 4 in Umfangsrichtung während des Spannvorganges am Grundkörper 5 ab. Alle Segmente 2 bis 4 werden gleichmäßig radial verspannt. Axiale Spannelemente sind nicht vorhanden. Da der Grundkörper 5 und der Kassettenträger 1 gegenseitig radial verspannt sind, hat das Werkzeug eine hohe Steifigkeit sowohl in radialer als auch in axialer Richtung. Da der Kassettenträger 1 aus mehreren Segmenten besteht, wirkt sich die radiale Spannkraft im Wesentlichen über die gesamte Länge jedes Segmentes aus, so dass das Werkzeug bei gespanntem Kassettenträger 1 eine sehr hohe Steifigkeit aufweist.
Wie in 12 schematisch dargestellt ist, kann der Kassettenträger 1 vom Grundkörper 5 dadurch abgenommen werden, dass er wenigstens um das Maß M radial so weit aufgeweitet wird (das heißt, der Innendurchmesser des Kassettenträgers wird vergrößert), dass er axial vom Grundkörper 5 abgenommen werden kann. Hierzu werden mit den Aktuatoren 9 die Keilschieber 10 so verschoben, dass die Druckelemente 13 nach innen bewegt werden und die Spannelemente 14 unter der Kraft der Rückstellfeder 16 zurückgedreht werden, so dass die Mitnehmerfläche 20 der Spannelemente 14 von der Anschlagfläche 25 des Mitnehmers 21 der Segmente 2 bis 4 freikommt. Die Segmente 2 bis 4 können dann radial vom Grundkörper 5 abgehoben werden. Die zwischen den Segmenten 2 bis 4 befindlichen elastischen Halteelemente 36 werden hierbei elastisch gedehnt, wobei sich die Segmente 2 bis 4 in Umfangsrichtung voneinander entfernen und so der Kassettenträger 1 aufgeweitet wird. Bei dieser Vergrößerung des Innendurchmessers des Kassettenträgers behalten die Segmente 2 bis 4 ihre ursprüngliche Form bei. Die Abdeckteile 43, 44 über den Halteelementen 36 sorgen dafür, dass die Halteelemente nicht von den Stegen 37, 38 abspringen können. Zudem dienen die Abdeckteile 43, 44 auch als Schutz vor dem Zutritt von Schmutz, Spänen und dergleichen.
Die Segmente 2 bis 4 des Kassettenträgers 1 müssen nicht gleichzeitig vom Grundkörper 5 entfernt werden. Es ist auch möglich, die Segmente 2 bis 4 nacheinander vom Grundkörper 5 radial zu entfernen.
Die Aktuatoren 9 sind im Beispielsfalle Hydraulikeinrichtungen. Sie sind im dargestellten Ausführungsbeispiel an einen Druckspeicher 67 angeschlossen (1), der sich im Aufnahmeraum 7 des Grundkörpers 5 befindet.
Die Spanneinrichtungen 8 sind an einen Druckerzeuger 75 angeschlossen, der im Aufnahmeraum 7 untergebracht ist. Der Druckerzeuger 75 weist beispielsweise einen Kolben auf, mit dem ein Hydraulikmedium im Druckerzeuger 75 unter Druck gesetzt werden kann. Zum Verschieben des Kolbens ist der Grundkörper 5 mit einem Betätigungselement 68 versehen, beispielsweise einer Schraube. Das Werkzeug hat somit eine eigene Hydraulikmedium-Versorgung, so dass es auch nachträglich bei allen Systemen eingesetzt werden kann.
Es besteht weiter die Möglichkeit, das Werkzeug an das Hydrauliksystem der Maschine anzuschließen. Dann kann der Druckerzeuger 75 mit dem Betätigungselement 68 entfallen.
Wenn die Aktuatoren 9 einfach wirkende Hydraulikzylinder sind, dann sind sie mit der Federrückstellung versehen, damit die Keilschieber 10 in beiden Richtungen verschoben werden können.
Die Aktuatoren 9 können auch pneumatisch betriebene Aktuatoren oder auch Elektromotoren sein, mit denen sich die Keilschieber 10 ebenfalls verschieben lassen.
Im Aufnahmeraum 7 des Grundkörpers 5 befindet sich vorteilhaft auch wenigstens ein Drucksensor 69, mit dem der Spanndruck bei montiertem Kassettenträger 1 überwacht werden kann. Dadurch ist gewährleistet, dass das Werkzeug nur dann in Betrieb genommen werden kann, wenn der Kassettenträger 1 ausreichend fest radial auf dem Grundkörper 5 verspannt ist.
Zur Stabilisierung der Segmente 2 bis 4 des Kassettenträgers 1 kann an den einander zugewandten Enden der Segmente jeweils eine in Umfangsrichtung vorstehende Zunge 70 an einem Ende sowie jeweils eine Nut 71 am anderen Ende des Segmentes vorgesehen sein (5). Die Zungen 70 sind vorteilhaft so lang, dass sie bei aufgeweitetem Kassettenträger 1 (12) nicht außer Eingriff mit den zugehörigen Nuten 71 gelangen. Dadurch wird eine axiale Bewegung der Segmente 2 bis 4 relativ zueinander beim Wechselvorgang verhindert oder zumindest begrenzt. Auch ein Verkippen der Segmente 2 bis 4 wird dadurch verhindert oder zumindest so weit begrenzt, dass der Wechselvorgang nicht beeinträchtigt wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn an den Seitenwänden 72, 73 der Nuten 71 eine elastomere Auflage 74 vorgesehen ist. Durch eine Variation der Elastizität der Auflage 74 kann die Steifigkeit dieser Verbindung an die Erfordernisse angepasst werden.
Die beschriebene Schnittstelle 47 ermöglicht die Aufnahme nicht nur der axialen, sondern auch der radialen Kräfte, die beim Arbeiten mit dem Werkzeug auftreten. Der Kassettenträger 1 wird über einen gesamten Umfang gleichmäßig axial in beiden Richtungen abgestützt. Die beschriebene Schnittstellenausbildung führt auch dazu, dass das Werkzeug unabhängig von thermisch bedingten Wärmedehnungen ist, da die Spanneinrichtungen 8 stets dafür sorgen, dass die Segmente 2 bis 4 durch die Spannelemente 14 radial gegen den Grundkörper 5 verspannt sind.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen wird der Innendurchmesser des Kassettenträgers 1 vergrößert, um den Wechselvorgang durchzuführen. Es ist aber auch möglich, den Außendurchmesser des Grundkörpers 5 so weit zu verringern, dass der Kassettenträger 1 axial abgenommen werden kann.

Claims

Werkzeug, insbesondere Bearbeitungswerkzeug, mit einem Grundkörper, an dessen Umfang Kassetten zur Aufnahme von Schneidplatten vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kassetten (6) an einem ringförmigen Kassettenträger (1) vorgesehen sind, der mit einer ringförmigen Innenseite unter Bildung einer ringförmigen Schnittstelle (47) lösbar auf einer ringförmigen Außenseite des Grundkörpers (5) sitzt und aus wenigstens zwei teilringförmigen Segmenten (2 bis 4) besteht, und dass der Innendurchmesser des Kassettenträgers (1) und/oder der Außendurchmesser des Grundkörpers (5) zum axialen Abnehmen des Kassettenträgers (1) vom Grundkörper (5) vergrößerbar bzw. verkleinerbar ist.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (2 bis 4) des Kassettenträgers (1) durch wenigstens ein elastisches Halteelement (36) miteinander verbunden sind, das in Umfangsrichtung des Kassettenträgers (1) elastisch dehnbar ist.
Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (2 bis 4) an einem Endbereich in Umfangsrichtung am Grundkörper (5) abgestützt und am anderen Endbereich mit mindestens einem Mitnehmer (21) versehen sind, an dem eine Spanneinrichtung (8) angreift.
Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (2 bis 4) zur Abstützung am Grundkörper (5) wenigstens ein Halteteil (23) aufweisen, das in eine Vertiefung (24) des Grundkörpers (5) eingreift.
Werkzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (21) eine quer zur Umfangsrichtung des Kassettenträgers (1) liegende Anschlagfläche (25) aufweist, an der wenigstens ein Spannelement (14) der Spanneinrichtung (8) angreift.
Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (25) einen Winkel mit der zugehörigen Radialebene des Werkzeuges einschließt.
Werkzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (25) nach innen über das Segment (2 bis 4) vorsteht.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (8) im Grundkörper (5) untergebracht ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (8) einen Aktuator (9) aufweist, mit dem ein Keilschieber (10) verschiebbar ist.
Werkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Keilschieber (10) wenigstens ein Druckelement (13) verschiebbar ist, mit dem das Spannelement (14) betätigbar ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (14) im Grundkörper (5) drehbar gelagert ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (14) unter der Kraft wenigstens einer Rückstellfeder (16) steht, die das Spannelement (14) entgegen der Spannrichtung belastet.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (47) durch den äußeren Umfangsrand des Grundkörpers (5) und den inneren Umfangsrand des Kassettenträgers (1) gebildet ist.
Werkzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (47) zwischen Grundkörper (5) und Kassettenträger (1) ein solches Profil hat, dass der Kassettenträger (1) in beiden Axialrichtungen am Grundkörper (5) abgestützt ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (47) geometrisch bestimmt ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (47) geometrisch überbestimmt ist.