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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Aufbringen kleiner Schlagimpulse auf eine Oberfläche eines Werkstückes und zur Aufnahme in übliche Aufnahmemittel von Werkzeugmaschinen, von denen ein Rotationsantrieb abgreifbar ist, gemäß Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufbringen kleiner Schlagimpulse auf einer Oberfläche, gemäß Patentanspruch 13. Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung eines Rotationsantriebs zum Antrieb eines Werkzeugs zum Aufbringen kleiner Schlagimpulse auf eine Oberfläche eines Werkstücks, gemäß Patentanspruch 14.
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Werkzeuge zum Gravieren bzw. Bearbeiten von Blechen und anderen Gegenständen, die mittels eines Schlagmittels, wie beispielsweise eines Hammers, verformt und auf diese Weise graviert werden können, sind seit geraumer Zeit bekannt.
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In der
DE 20 2009 001 619 U1 wird beispielsweise ein Werkzeug zur Erzeugung von Gravurmustern beschrieben, wobei das Werkzeug Befestigungsmittel umfasst, die dazu geeignet sind, in einem Aufnahmemittel einer Werkzeugmaschine aufgenommen zu werden. Das beschriebene Werkzeug wird mittels Druckluft angetrieben, so dass der Einsatz dieses Werkzeuges auf derartige Werkzeugmaschinen beschränkt ist, die ausreichend Druckluft zur Verfügung stellen können. Da jedoch nicht alle Werkzeugmaschinen mit einem Druckluftspeicher versehen sind, ist eine derartig beschriebene Antriebsart lediglich beschränkt einsetzbar.
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Aus der
DE 10 2012 103 111 A1 ist ein Werkzeug zum Aufbringen kleiner Schlagimpulse auf einer Oberfläche eines Werkstückes bekannt, wobei das Werkstück zur Aufnahme in üblicher Aufnahmemittel von Werkzeugmaschinen ausgebildet ist. Den Werkzeugmaschinen ist ein Kühl- und/oder Schmiermittelkreislauf zugeordnet, so dass ein Schlagorgan des Werkzeugs mit Hilfe eines Kühl und/oder Schmiermittelkreislaufes oszillierend antreibbar ist. Da nicht allen Werkzeugmaschinen ein derartiger Kühl- und/oder Schmiermittelkreislauf zugeordnet ist, ist auch ein derartiger Antrieb eines Werkzeugs nicht universell einsetzbar.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Werkzeug sowie ein Verfahren zum Aufbringen kleiner Schlagimpulse und einen Antrieb zum Betrieb eines solchen Werkzeugs unter Vermeidung oben genannter Nachteile zur Verfügung zu stellen, wobei das Werkzeug mit einem alternativen Antriebsmedium angetrieben wird, das bei möglichst vielen, vorzugsweise allen, Werkzeugmaschinen zur Verfügung steht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug zum Aufbringen kleiner Schlagimpulse auf eine Oberfläche eines Werkstücks und zur Aufnahme in übliche Aufnahmemittel von Werkzeugmaschinen, von denen ein Rotationsantrieb abgreifbar ist, gemäß Patentanspruch 1, durch ein Verfahren zum Aufbringen kleiner Schlagimpulse gemäß Patentanspruch 13 und durch die Verwendung eines Antriebs zum Betrieb eines solchen Werkzeugs gemäß Patentanspruch 14 gelöst.
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Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Werkzeug zum Aufbringen kleiner Schlagimpulse auf eine Oberfläche eines Werkstücks und zur Aufnahme üblicher Aufnahmemittel von Werkzeugmaschinen, von denen ein Rotationsantrieb abgreifbar ist, gelöst, wobei das Werkzeug erfindungsgemäß ein Schlagorgan aufweist, welches mit Hilfe des abgegriffenen Rotationsantriebs oszillierend antreibbar ist.
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Ein wesentlicher Vorteil eines solchen erfindungsgemäßen Werkzeuges besteht darin, dass ein Großteil aller Werkzeugmaschinen, mit welchen ein Schlagorgan betrieben werden kann, einen Rotationsantrieb aufweist, der in erfindungsgemäßer, äußerst vorteilhafter Weise als Antriebsmittel für das Schlagorgan selbst nutzbar gemacht werden kann. Somit ist kein externes Antriebsmittel, wie beispielsweise vorgenannte Druckluft bzw. kein Kühl- und/oder Schmiermittelkreislauf zum Betreiben des Schlagwerkzeugs notwendig.
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Somit kann das erfindungsgemäße Werkzeug auf äußerst einfache Weise mit vielfältigen Werkzeugmaschinen mit einer entsprechenden Aufnahme für das Werkzeug eingesetzt werden, wobei kein zusätzliches Antriebsmittel notwendig ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Werkzeug eine Kraftübertragungseinheit, die eine Rotationsbewegung des Rotationsantriebs einer Werkzeugmaschine in eine axiale, oszillierende Schlagbewegung des Schlagorgans überträgt.
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Eine derartige Ausführungsform weist demnach den Vorteil auf, dass eine von der Werkzeugmaschine erzeugte Rotationsbewegung in eine axiale, d. h. geradlinige Bewegung eines Schlagorgans umgewandelt werden kann, wobei das Schlagorgan mit Hilfe des abgegriffenen Rotationsantriebs bzw. der abgegriffenen Rotationsbewegung oszillierend antreibbar ist. Die Kraftübertragungseinheit dient demnach als Übertragungsmechanismus, der dazu ausgebildet ist, eine Drehbewegung bzw. Rotationsbewegung der Werkzeugmaschine auf eine oszillierende Bewegung eines Schlagorgans umzusetzen. Bei entsprechender Anregung des Schlagorgans aufgrund der Kraftübertragungseinheit bzw. des Übertragungsmechanismus wird eine Oszillationsbewegung des Schlagorgans des erfindungsgemäßen Werkzeuges bewirkt.
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Das Schlagorgan des erfindungsgemäßen Werkzeugs ist vorzugsweise als ein axialverschieblich gelagerter Stößel ausgebildet, an dessen dem Werkzeug zugewandten Ende ein, insbesondere kugelförmig gewölbtes, Oberflächen-Bearbeitungsmittel angeordnet oder ausgebildet ist. Mit Hilfe des Werkzeuges wird demnach eine zu bearbeitende Fläche mit einer Schlagkraft beaufschlagt. Das Schlagorgan kann demnach ein distales Ende, welches dem Werkstück zugewandten Ende entspricht, aufweisen, wobei an diesem bzw. dem distalen Ende ein Oberflächen-Bearbeitungsmittel angeordnet oder ausgebildet ist. Das Oberflächen-Bearbeitungsmittel weist beispielsweise eine gewölbte, insbesondere kugelförmig gewölbte Form auf. Das beschriebene Oberflächen-Bearbeitungsmittel kann an dem distalen Ende des Schlagorgans bzw. des Werkzeuges bzw. des Stößels angeordnet sein, wobei es sich dann bei dem Oberflächen-Bearbeitungsmittel um ein separates Bauteil handelt. Des Weiteren ist es denkbar, dass das Oberflächen-Bearbeitungsmittel mit dem axialverschieblich gelagerten Schlagorgan bzw. Stößel einstückig ausgebildet ist, so dass das Oberflächen-Bearbeitungsmittel am distalen Ende des verschieblich gelagerten Stößels ausgebildet ist.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, dass an dem Werkzeug, insbesondere an dem axialverschieblich gelagerten Schlagorgan bzw. Stößel, insbesondere am distalen Ende desselben, eine Kugel oder Halbkugel oder ein Kugelsegment angeformt und/oder angebracht ist. Die Kugel oder Halbkugel oder das Kugelsegment ist vorzugsweise aus einem Hartmetall gebildet, so dass mit Hilfe der Kugel bzw. der Halbkugel oder mit Hilfe des Kugelsegments ein inkrementelles Kaltschmiedeverfahren durchgeführt werden kann. Dabei wird beispielsweise mit dem Oberflächen-Bearbeitungsmittel, insbesondere mit der Kugel/Halbkugel oder dem Kugelsegment, vorzugsweise mit einer Frequenz von mehr als 100 Hertz, auf eine metallische Werkstückoberfläche geklopft. Aufgrund des Festklopfens der Oberfläche wird diese geglättet. Außerdem werden Druckeigenspannungen in die Randschicht eines zu bearbeitenden Werkstückes in Kombination mit einer Kaltverfestigung eingebracht. Mit dem Festklopfen erübrigt sich demnach beispielsweise ein nachträgliches Härten einer Werkstückoberfläche.
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Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass das Schlagorgan an der dem Werkzeug zugewandten Seite, also an der distalen Seite, auch ein spitz ausgebildetes Oberflächen-Bearbeitungsmittel aufweisen kann. Das Schlagorgan selbst kann je nach gewünschter Eindringtiefe mit unterschiedlichen spitzen Winkeln versehen werden.
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Das Schlagorgan bzw. der Stößel ist in Schlagrichtung entgegen der Wirkung eines elastischen Elements, insbesondere einer Feder, bewegbar. Vorzugsweise ist eine Druckfeder vorgesehen, so dass das Schlagorgan bzw. der Stößel entgegen seiner Schlagrichtung vorgespannt in einem Werkzeuggehäuse gelagert ist.
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Das Schlagorgan kann, sofern es als Stößel ausgebildet ist, beispielsweise einen stabartigen Abschnitt umfassen, welcher vorzugsweise einen rotationssymmetrischen Querschnitt aufweist, und ein am proximalen Ende angeordnetes, insbesondere angeformtes, Stößelelement in Form eines Quersteges aufweisen.
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Um den (rotationssymmetrischen) stabartigen Abschnitt ist vorzugsweise das vorgenannte elastische Element angeordnet, welches zwischen dem Quersteg und einem Abschnitt des Vorrichtungsgehäuses eingespannt ist. Aufgrund der Härte des elastischen Elements, insbesondere einer Druckfeder, kann die Schlagkraft des Schlagorgans bzw. des Stößels eingestellt werden.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug kann an seiner dem Werkstück abgewandten Seite, also an der proximalen Seite, einen Aufnahmeabschnitt, d. h. einen Abschnitt zur Aufnahme in übliche Aufnahmemittel einer Werkzeugmaschine, aufweisen, wobei der Aufnahmeabschnitt insbesondere als Aufnahmekegel ausgebildet ist. Bei der Ausbildung des Aufnahmeabschnitts als Aufnahmekegel kann der Aufnahmeabschnitt bzw. der Aufnahmekegel in ein üblicherweise vorgesehenes Spannfutter einer Werkzeugmaschine eingespannt werden. Sofern der Aufnahmeabschnitt in einem Aufnahmemittel einer Werkzeugmaschine aufgenommen bzw. eingespannt ist, wird die Rotationsbewegung der Werkzeugmaschine auf den Aufnahmeabschnitt des erfindungsgemäßen Werkzeugs übertragen.
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Der Aufnahmeabschnitt kann des Weiteren einen in Schlagrichtung gelagerten Bolzen, insbesondere einen Schraubbolzen umfassen, der vorzugsweise entgegen der Wirkung eines elastischen Elementes, insbesondere einer Feder, mit dem Aufnahmeabschnitt verbunden, insbesondere verschraubt, ist. Da der (Schraub)bolzen des Aufnahmeabschnitts in Schlagrichtung gelagert ist, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Längsachse des Schraubbolzens auf der Längsachse des Schlagorgans liegt bzw. mit dieser übereinstimmt. Um ein Verschrauben bzw. Befestigen des Schraubbolzens mit dem Aufnahmeabschnitt entgegen der Wirkung eines elastischen Elementes, wie z. B. einer Feder, durchführen zu können, weist der Aufnahmeabschnitt beispielsweise einen hülsenartigen, insbesondere hohlzylindrischen, Abschnitt auf, in welchem der Schraubbolzen sowie die Feder bzw. das elastische Element einführbar ist. Um den Schraubbolzen ist vorzugsweise das elastische Element angeordnet.
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Der Aufnahmeabschnitt des erfindungsgemäßen Werkzeuges kann des Weiteren ein Fixiermittel, insbesondere eine axiale Verzahnung, aufweisen, das mit einem Fixiermittel, insbesondere einer Verzahnung einer Dreheinheit korrespondiert. Diese Dreheinheit ist vorzugsweise korrespondierend zur Rotationsbewegung des Rotationsantriebs der Werkzeugmaschine bewegbar und vorzugsweise hülsenartig ausgebildet. Der Aufnahmeabschnitt des Werkzeuges wird demnach mit einer Dreheinheit fixiert, wobei die Fixierung vorzugsweise durch eine Verzahnung erfolgt. Die Dreheinheit ist rotierend bewegbar, so dass vorzugsweise in Zusammenhang mit der Dreheinheit eine Lagerung, insbesondere eine Drehlagerung wie z. B. in Form eines Kugellagers vorgesehen ist, so dass die Dreheinheit im Werkzeug bzw. innerhalb eines Werkzeuggehäuses korrespondierend zur Rotationsbewegung des Rotationsantriebs bewegbar ist. Die auf den Aufnahmeabschnitt wirkende Rotationsbewegung wird aufgrund der Fixierung des Aufnahmeabschnitts mit der Dreheinheit auf selbige übertragen.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Kraftübertragungseinheit bzw. der Übertragungsmechanismus aus mindestens einem, vorzugsweise wulstartig geformten, Vorsprung des Schlagorgans und mindestens einem, vorzugsweise kolbenartig geformten und konzentrisch zum Schraubbolzen angeordneten, Vorsprung der Dreheinheit gebildet. Der Vorsprung des Schlagorgans ist vorzugsweise am proximalen, d. h. an dem zum Oberflächen-Bearbeitungsmittel gegenüberliegenden Ende des Schlagorgans bzw. des Stößels ausgebildet. Ebenso ist natürlich auch eine umgekehrte Anordnung vom wulstartig geformten Vorsprung und Vorsprung der Dreheinheit denkbar.
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Die Dreheinheit weist ebenfalls mindestens einen Vorsprung auf, wobei dieser vorzugsweise kolbenartig geformt und konzentrisch zum Schraubbolzen angeordnet ist. Bei einer Kraftübertragung vom rotierend bewegten Vorsprung der Dreheinheit auf den Vorsprung des Stößels ist demnach eine axiale, oszillierende Schlagbewegung des Schlagorgans erzielbar. Mit anderen Worten ist ein Berühren bzw. ein In-Kontakt-Kommen des Vorsprungs der Dreheinheit mit dem Vorsprung des Schlagorgans vorgesehen, wobei bei dieser Berührung bzw. bei dem In-Kontakt-Kommen die Kraft des rotierend bewegten Vorsprungs der Dreheinheit auf den Vorsprung des Stößels übertragen wird, sodass sich dieser axial bewegt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mindestens zwei Vorsprünge der Dreheinheit vorgesehen. Vorzugsweise ist der Vorsprung des Schlagorgans als stegartig wulstförmig abgerundet geformter Vorsprung ausgebildet, wobei der mindestens eine Vorsprung der Dreheinheit kolbenartig bzw. kolbenförmig und ebenfalls abgerundet ausgebildet ist, so dass dieser über den am proximalen Ende des Schlagorgans bzw. des Stößels angeordneten wulstartigen Vorsprung hinweg gedreht wird. Sobald der wenigstens eine Vorsprung der Dreheinheit auf den Vorsprung des Schlagorgans auftrifft, drückt der Vorsprung der Dreheinheit gegen den Vorsprung des Schlagorgans, so dass dieses axial bzw. nach distal bewegt wird. Sobald der Vorsprung der Dreheinheit über den korrespondierenden Vorsprung am proximalen Ende des Schlagorgans hinweg bewegt ist, drückt die Feder, unter dessen Spannung das Schlagorgan steht, dieses wieder nach proximal. Dementsprechend entsteht bei Rotation der Dreheinheit eine Oszillation des Schlagorgans. Der den wenigstens einen Vorsprung der Dreheinheit definierende Kolben steht ebenfalls unter der Vorspannung eines elastischen Elements, insbesondere einer Druckfeder.
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Wie bereits erwähnt, kann das erfindungsgemäße Werkzeug ein Werkzeuggehäuse aufweisen, das mindestens einen Führungsabschnitt umfasst, in dem das Schlagorgan, welches als Stößel bzw. Werkzeugstößel ausgebildet sein kann, axialverschieblich gelagert ist. Des Weiteren kann das Werkzeuggehäuse einen Lagerabschnitt umfassen, in dem die Dreheinheit drehbeweglich gelagert ist.
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Um eine Übertragung der Rotationsbewegung auf das Schlagorgan zu erzielen, so dass eine axial oszillierende Schlagbewegung hervorgerufen wird, weist das Werkzeuggehäuse vorzugsweise außenseitig eine Drehmomentstütze auf. Diese Drehmomentstütze dient zur Fixierung an einem weiteren, nicht zum erfindungsgemäßen Werkzeug zugehörigen Bauteil, so dass das Werkzeuggehäuse fixiert werden kann und dieses nicht mit dem Rotationsantrieb, insbesondere nicht mit dem Aufnahmeabschnitt rotierend mitbewegt wird, sondern lediglich der Aufnahmeabschnitt und die mit dem Aufnahmeabschnitt verbundene Dreheinheit entsprechend des Rotationsantriebs rotierend angetrieben wird.
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Das Werkzeuggehäuse kann axial beabstandet zum Aufnahmeabschnitt angeordnet sein, wobei der axiale Abstand zwischen dem Werkzeuggehäuse und dem Aufnahmeabschnitt mittels des vorstehend erwähnten Schraubbolzens einstellbar ist. Demnach kann der axiale Abschnitt bzw. ein zwischen dem Aufnahmeabschnitt und dem Werkzeuggehäuse vorgesehener Spalt mittels mehr oder weniger weiten Eindrehens des Schraubbolzens in den Aufnahmeabschnitt eingestellt werden. Dieser axiale Abstand bzw. der Spalt erlaubt eine variable axiale Positionierung des Schlagorgans bzw. des Oberflächen-Bearbeitungsmittels relativ zur Bearbeitungsoberfläche bzw. zur Oberfläche des Werkstücks. Demnach ist das Werkzeug axial relativ zur Oberfläche eines Werkstückes einstellbar.
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Die Schlagfrequenz des Schlagorgans wird mit Hilfe der Rotationsgeschwindigkeit bzw. Spindelgeschwindigkeit einer Werkzeugmaschine definiert. Je langsamer demnach die Werkzeugmaschine rotiert, desto geringer ist die Schlagfrequenz des Schlagorgans.
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Die Aufgabe hinsichtlich eines weiterentwickelten Verfahrens zum Aufbringen kleiner Schlagimpulse wird mit einem Verfahren gemäß Patentanspruch 13 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbringen kleiner Schlagimpulse auf eine Oberfläche eines Werkstückes beruht darauf, dass dieses mittels eines Werkzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchgeführt wird. Demnach wird ein Verfahren angegeben, wonach der Rotationsantrieb einer Werkzeugmaschine von einem erfindungsgemäßen Werkzeug abgegriffen wird, wobei die Rotationsbewegung des Rotationsantriebs mittels einer Kraftübertragungseinheit bzw. mit Hilfe eines Übertragungsmechanismus auf ein Schlagorgan des Werkzeugs übertragen wird, derart, dass das Schlagorgan eine axiale, oszillierende Schlagbewegung auf ein Werkstück durchführen kann.
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In einem nebengeordneten Aspekt beruht die Erfindung auf der Verwendung eines Rotationsantriebs zum Antrieb eines Werkzeugs zum Aufbringen kleiner Schlagimpulse auf einer Oberfläche eines Werkstückes, wobei hierzu ein Werkzeug wie vorbeschrieben verwendet wird. Erfindungsgemäß wird demnach der Rotationsantrieb einer Werkzeugmaschine abgegriffen, um auf ein Werkstück mittels eines erfindungsgemäßen Werkzeugs kleine Schlagimpulse aufbringen zu können.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens und Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Kombination selbiger.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, welche gemäß nachfolgenden Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
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1a bis 1c Schematische Schnittdarstellungen eines erfindungsgemäßen Werkzeuges, welches in verschiedenen Drehwinkeln um die Längsachse des Werkzeuges dargestellt wird; und
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2 eine Explosionsdarstellung eines Werkzeuges gemäß 1.
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In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
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Die 1a bis 1c zeigen einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein und dieselbe Ausführungsform in verschiedenen Drehwinkeln um die Längsachse L abgebildet ist.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug 10 dient zum Aufbringen kleiner Schlagimpulse auf eine nicht dargestellte Oberfläche eines ebenfalls nicht dargestellten Werkstückes, wobei das Werkzeug zur Aufnahme in übliche Aufnahmemittel von Werkzeugmaschinen (ebenfalls nicht dargestellt) ausgebildet ist. Von den Werkzeugmaschinen ist ein Rotationsantrieb abgreifbar.
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Das Werkzeug 10 weist ein Schlagorgan 20 auf, welches mit Hilfe des abgegriffenen Rotationsantriebs oszillierend antreibbar ist. Das Schlagorgan 20 ist gemäß 1 als Stößel ausgebildet, an dessen dem Werkstück zugewandten Ende, nämlich dem distalen Ende 21 ein gewölbtes, nämlich kugelförmig gewölbtes, Oberflächen-Bearbeitungsmittel 22 angeordnet ist. Das Oberflächen-Bearbeitungsmittel 22 kann aus Hartmetall gefertigt sein und ist am distalen Ende eines stabartigen Abschnittes 23 des Schlagorgans 20 angebracht. Mit Hilfe des Oberflächen-Bearbeitungsmittels 22 kann beispielsweise eine Kaltschmiedebearbeitung im Sinne einer Oberflächenglättung durchgeführt werden. Sofern das distale Ende 21 des Schlagorgans 20 mit einer Spitze versehen ist, kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Werkzeuges 10 auch eine Gravur von Blechen durchgeführt werden.
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Am stabartigen Abschnitt 23 des Schlagorgans 20 ist ein Querträger 24 in Form einer Scheibe angeordnet, nämlich angeformt. Dieser Querträger 24 ist bei der dargestellten Ausführungsform an dem, dem distalen Ende 21 des Schlagorgans gegenüberliegenden proximalen Ende des Schlagorgans ausgebildet.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug 10 umfasst des Weiteren eine Kraftübertragungseinheit 30, die eine Rotationsbewegung R, welche mit Hilfe eines gebogenen Pfeils um die Längsachse L des Werkzeugs 10 dargestellt ist, des Rotationsantriebs in eine axiale, oszillierende Schlagbewegung S überträgt. Das Schlagorgan 20 ist in Schlagrichtung S entgegen der Wirkung eines elastischen Elementes, nämlich einer Feder 25, bewegbar. Die Druckfeder 25 ist demnach zwischen einem Kragenabschnitt 26 des Werkzeuggehäuses 11 und dem Querträger 24 angeordnet, so dass die Druckfeder 25 das Schlagorgan 20 nach proximal vorspannt.
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Entgegen der Schlagrichtung S ist das Schlagorgan 20 hinsichtlich der axialen Bewegung von einem Stößelhalter 27 begrenzt. Der Stößelhalter 27 ist als kreisrunde Platte mit einer zentralen Ausnehmung ausgebildet, wobei der Stößelhalter 27 mit Hilfe von zwei Schrauben 28 am Werkzeuggehäuse 11 befestigt ist. Anstelle der Schrauben 28 können auch andere, gleich wirkende Befestigungsmittel vorgesehen sein. Das Schlagorgan 20 wird demnach bei Beaufschlagung mit einer Kraft in die Schlagbewegungsrichtung S entgegen der Wirkung der Feder 25 gedrückt. Sofern keine Kraft mehr auf das Schlagorgan 20 wirkt, wird dieses in Richtung des Stößelhalters 27 bewegt. Um eine geradlinige Bewegung des Schlagorgans 20 zu erzielen, ist an dem Werkzeuggehäuse 11 eine Führung 29 vorgesehen, in deren hohlzylindrischen Abschnitt das Schlagorgan 20 axialbeweglich gelagert ist.
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An seinem, dem Werkstück abgewandten Ende bzw. an der dem Werkstück abgewandten Seite des Werkzeuges 10 ist ein Aufnahmeabschnitt 40 vorgesehen. Dieser Aufnahmeabschnitt 40 dient zur Aufnahme in übliche Aufnahmemittel einer Werkzeugmaschine. Dieser Aufnahmeabschnitt 40 umfasst zumindest abschnittsweise einen Aufnahmekegel 41. Dieser Aufnahmekegel 41 kann in ein Spannfutter einer herkömmlichen Werkzeugmaschine eingespannt werden. Demnach ist eine Rotationsbewegung einer Werkzeugmaschine im eingespannten Zustand auf den Aufnahmeabschnitt 40 bzw. den Aufnahmekegel 41 übertragbar.
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Der Aufnahmeabschnitt 40 umfasst einen in Schlagrichtung S gelagerten Schraubbolzen 42. Die Längsachse des Schraubbolzens 42 fluchtet mit der Längsachse des Schlagorgans 20. Mit anderen Worten sind das Schlagorgan 20 und der Schraubbolzen 42 auf einer gemeinsamen Längsachse angeordnet. Der Schraubbolzen 42 ist vorzugsweise entgegen der Wirkung eines elastischen Elementes, nämlich einer Feder 43, mit dem Aufnahmeabschnitt 40 verbunden, insbesondere verschraubt. Hierzu weist der Aufnahmeabschnitt 40 einen hülsenartigen, hohlzylindrischen Abschnitt 44 auf, in welchen der Schraubbolzen 42 sowie die Feder 43 gelagert ist, wobei die Feder 43 um den Schraubbolzen 42 herum gelagert ist.
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Der Aufnahmeabschnitt 40, insbesondere der hülsenartige Abschnitt 44 weist ein Fixiermittel auf, welches mit einem Fixiermittel einer Dreheinheit 50 korrespondiert. Das Fixiermittel des Aufnahmeabschnittes ist im dargestellten Beispiel als außenliegende Axialverzahnung 45 ausgebildet, wobei die Axialverzahnung 45 mit einer komplementären inneren Axialverzahnung 51 der Dreheinheit 50 korrespondiert. Die Dreheinheit 50 ist demnach durch Fixierung mit dem Aufnahmeabschnitt 40 korrespondierend zur Rotationsbewegung R des Rotationsantriebs bewegbar. Die Dreheinheit 50 ist vorzugsweise hülsenartig ausgebildet. Zur Dreheinheit 50 zugehörig sind ein Lagersitz 52, eine Kolbenaufnahme 53 sowie ein Kolbenhalter 54 ausgebildet. Die drei Elemente, nämlich der Lagersitz 52, die Kolbenaufnahme 53 sowie der Kolbenhalter 54 sind mittels Fixiermitteln, im dargestellten Beispiel mittels vier Schrauben 55 (siehe 1c) miteinander verbunden, so dass die Rotationsbewegung R auf diese drei Teile, welche die Dreheinheit 50 bilden, übertragen wird.
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Das Werkzeuggehäuse 11 umfasst einen Lagerabschnitt 12, in dem die Dreheinheit 50 drehbeweglich gelagert ist. Der Lagerabschnitt 12 wird aus einem Lagergehäuse 60 und einem Zwischenring 61 gebildet, wobei diese beiden Elemente mittels Fixierelementen, nämlich vier Schrauben 62, miteinander verbunden sind. Der vom Lagergehäuse 60 und dem Zwischenring 61 gebildete Lagerabschnitt 12 ist wiederum mit einem Führungsabschnitt 13 des Werkzeuggehäuses 11 verbunden. Der Lagerabschnitt 12 und der Führungsabschnitt 13 sind mit Hilfe von Fixierungsmitteln, nämlich mit Hilfe von vier Schrauben 63, miteinander verbunden.
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Die Dreheinheit 50 ist demnach im Werkzeuggehäuse 11, welches vorliegend aus dem Lagerabschnitt 12 und dem Führungsabschnitt 13 gebildet ist, drehbeweglich gelagert. Hierzu sind Lager 64 und Distanz- bzw. Abstimmringe 65 und 66 vorgesehen.
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Die Kraftübertragungseinheit 30 wird aus mindestens einem, vorzugsweise wulstartig geformten, Vorsprung 31 des Schlagorgans 20 und mindestens einem, vorzugsweise kolbenartig geformten und konzentrisch zum Schraubbolzen 42 angeordneten, Vorsprung 33 der Dreheinheit gebildet. Der Vorsprung 31 ist wulstartig ausgebildet und vorzugsweise über die gesamte Breite des Querträgers 24 ausgebildet, so dass ein Längswulst den Vorsprung 31 des Schlagorgans 20 bildet. Die Dreheinheit 50 weist im vorliegenden Beispiel zwei Vorsprünge 32 auf. Diese sind jeweils kolbenförmig ausgebildet und sind in der Kolbenaufnahme 53 angeordnet. Um die kolbenförmigen Vorsprünge 32 herum sind elastische Elemente, nämlich Federn 33 angeordnet. Bei einer Kraftübertragung von den rotierend bewegten Vorsprüngen 32 der Dreheinheit 50 auf den Vorsprung 31 des Schlagorgans 20 wird eine axiale, oszillierende Schlagbewegung S des Schlagorgans 20 bewirkt. Gemäß der Rotations- bzw. Spindelgeschwindigkeit einer Werkzeugmaschine werden die beiden Vorsprünge 32 der Dreheinheit 50 fortlaufend rotierend bewegt. Sofern die Vorsprünge 32 den Vorsprung 31 des Schlagorgans 20 berühren, wird die dadurch ausgelöste Axial-Kraft auf das Schlagorgan 20 übertragen, wobei eine Bewegung des Schlagorgans 20 in Schlagbewegungsrichtung S erfolgt.
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Sowohl der vorzugsweise wulstartige Vorsprung 31 des Schlagorgans 20 als auch die damit zusammenwirkenden Enden der Vorsprünge 32 der Dreheinheit 50 sind abgerundet ausgebildet, so dass eine Blockade bzw. ein Verklemmen des Werkzeuges verhindert wird und die Dreheinheit 50 mit den Vorsprüngen 32 fortlaufend rotiert werden kann. Sobald die Vorsprünge 32 nicht mehr auf den Vorsprung 31 des Schlagorgans 20 einwirken, wird das Schlagorgan mit Hilfe der Federkraft der Feder 25 wieder in seine ursprüngliche Position zurückbewegt, d. h. das Schlagorgan 20 wird entgegen der Schlagbewegungsrichtung S bewegt.
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Die Schlagfrequenz des Schlagorgans 20 wird von der Spindel- bzw. Rotationsgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine definiert. Die Federn 33, welche in der Kolbenaufnahme 53 um die Vorsprünge 32 der Dreheinheit 50 angeordnet sind, dienen außerdem dazu, eine Blockade der Vorsprünge 32 der Dreheinheit 50 mit dem wulstförmigen Vorsprung 31 des Schlagorgans 20 zu verhindern. Die bolzenartigen Vorsprünge 32 der Dreheinheit 50 sind aufgrund des Kolbenhalters 54, der mittels Schrauben 55 an der Kolbenaufnahme 53 fixiert ist, gesichert.
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Das Werkzeuggehäuse 11 ist zum Aufnahmeabschnitt 40, insbesondere zum Aufnahmekegel 41, axial beabstandet angeordnet, wobei der axiale Abstand A zwischen dem Werkzeuggehäuse 11 und dem Aufnahmeabschnitt 40 bzw. dem Aufnahmekegel 41 mittels des Schraubbolzens 42 einstellbar ist. Je nachdem, wie weit der Schraubbolzen 42 in den hülsenartigen Abschnitt 44 des Aufnahmeabschnittes 40 eingedreht bzw. eingeschraubt ist, verringert bzw. vergrößert sich der axiale Abstand A zwischen dem Werkzeuggehäuse 11 und dem Aufnahmeabschnitt 40. Demnach ermöglicht der axiale Abstand A eine axiale Positionierung des Schlagorgans 20 bzw. des Oberflächen-Bearbeitungsmittels 22 zu einer Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstückes. Das gesamte Werkzeug 40 ist demnach axial relativ zur Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstückes einstellbar.
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In 2 wird das Ausführungsbeispiel gemäß 1a bis 1c in einer Explosionsdarstellung dargestellt. Diese zeigt u. a., dass am Werkzeuggehäuse, insbesondere am Lagergehäuse 60 eine Drehmomentstütze 67 angebracht ist. Die Drehmomentstütze 67 ist am Lagergehäuse 60 vorzugsweise mit Hilfe von zwei Fixiermitteln, nämlich zwei Schrauben 68, befestigt.
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Aus 2 geht des Weiteren hervor, dass das Schlagorgan 20 einen länglichen, wulstartigen bzw. wulstförmigen Vorsprung 31 aufweist. Der Stößel bzw. Schlagorganhalter 27 weist hierzu eine Ausnehmung 34 auf, die im Wesentlichen der Form des wulstartigen Vorsprunges 31 entspricht. Die langlochförmige Ausnehmung 34 dient dazu, dass die Vorsprünge 32 der Dreheinheit 50 auf den Vorsprung 31 des Schlagorgans 20 wirken bzw. den Vorsprung 31 berühren können.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten Details, als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Werkzeug
- 11
- Werkzeuggehäuse
- 12
- Lagerabschnitt
- 13
- Führungsabschnitt
- 20
- Schlagorgan
- 21
- distales Ende Schlagorgan
- 22
- Oberflächen-Bearbeitungsmittel
- 23
- stabartiger Abschnitt
- 24
- Querträger
- 25
- Feder
- 26
- Kragenabschnitt
- 27
- Stößelhalter
- 28
- Schraube
- 29
- Führung
- 30
- Kraftübertragungseinheit
- 31
- Vorsprung Schlagorgan
- 32
- Vorsprung Dreheinheit
- 33
- Feder
- 34
- Ausnehmung
- 40
- Aufnahmeabschnitt
- 41
- Aufnahmekegel
- 42
- Schraubbolzen
- 43
- Feder
- 44
- hülsenartiger Abschnitt
- 45
- Axialverzahnung
- 50
- Dreheinheit
- 51
- Axialverzahnung
- 52
- Lagersitz
- 53
- Kolbenaufnahme
- 54
- Kolbenhalter
- 55
- Schraube
- 60
- Lagergehäuse
- 61
- Zwischenring
- 62
- Schraube
- 63
- Schraube
- 64
- Lager
- 65, 66
- Distanz- bzw. Abstimmring
- 67
- Drehmomentstütze
- 68
- Schraube
- L
- Längsachse Werkzeug
- R
- Rotationsbewegung
- S
- Schlagbewegung
- A
- Axialer Abstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202009001619 U1 [0003]
- DE 102012103111 A1 [0004]
