-
Die Erfindung betrifft ein Aussteuerwerkzeug gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Aussteuerwerkzeuge sind bekannt. Sie weisen einen Grundkörper auf, der mit einer Werkzeugmaschine direkt oder über Adapter, Zwischenstücke oder dergleichen koppelbar ist, welche das Aussteuerwerkzeug drehfest hält oder in Rotation versetzt. Diese Werkzeuge weisen mindestens einen gegenüber dem Grundkörper verschieblichen Schieber auf, mit dem mindestens ein Werkzeug entweder direkt oder über Zwischenstücke, Adapter oder dergleichen gekoppelt ist. Dieses dient dazu, ein Werkstück zu bearbeiten. Aussteuerwerkzeuge der hier angesprochenen Art werden beispielsweise zum Formbohren eingesetzt, also bei einem Bohrverfahren, bei dem ein Werkzeug einer gesteuerten Schnitt- beziehungsweise Vorschubbewegung unterworfen wird, um Innenflächen in einem Werkstück zu erzeugen, die von einer kreiszylindrischen Form abweichen. Die in dem Werkstück erzeugte Bohrung weist über ihre Längserstreckung gesehen Bereiche verschiedener Durchmesser auf. Senkrecht zur Längserstreckung ist die derart hergestellte Bohrung kreisrund. Derartige Aussteuerwerkzeuge werden auch zum Unrundbohren verwendet, um Bohrungen zu erzeugen, deren Querschnitt von einer Kreisform abweicht. Dabei kann auch hier eine Bohrung erzeugt werden, die in Längsrichtung gesehen verschiedene Innendurchmesser aufweist. Auch bei dieser Art der Verwendung eines bekannten Aussteuerwerkzeugs findet eine gesteuerte Schnitt- beziehungsweise Vorschubbewegung eines Werkzeugs statt. In beiden Fällen, also beim Formbohren und beim Unrundbohren, wird das Werkzeug gegenüber dem Grundkörper mittels des Schiebers verlagert, meistens in radialer Richtung, also senkrecht zur Mittelachse des Aussteuerwerkzeugs. Es hat sich herausgestellt, dass mit Aussteuerwerkzeugen der hier genannten Art die Bearbeitung eines Werkstücks zeitintensiv und damit kostspielig ist.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Aussteuerwerkzeug zu schaffen, mit dem Werkstücke auch bei hohen Drehzahlen bearbeitet werden können.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Aussteuerwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen. Dieses weist einen mit einer Werkzeugmaschine koppelbaren Grundkörper und mindestens einen gegenüber diesem verlagerbaren, mit mindestens einem Werkzeug koppelbaren Schieber auf, außerdem eine Antriebseinrichtung zur Verlagerung des Schiebers gegenüber dem Grundkörper. Das erfindungsgemäße Aussteuerwerkzeug zeichnet sich dadurch aus, dass die Antriebseinrichtung mindestens einen piezoelektrischen Aktor aufweist, der sich an dem Schieber abstützt und so eingerichtet ist, dass bei Aktivierung des Aktors eine Relativverlagerung des Schiebers gegenüber dem Grundkörper erfolgt. Bei der Bearbeitung eines Werkstücks kann also das mindestens eine Werkzeug derart verlagert werden, dass ein Formbohrverfahren oder ein Unrundbohrverfahren realisiert werden.
-
Piezoelektrische Aktoren sind bekannt. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie ihre geometrische Form bei Anlegen einer Spannung verändern, beispielsweise ihre Länge. Diese Längenänderung wird dazu verwendet, den Schieber gegenüber dem Grundkörper zu verlagern, damit auch das Werkzeug einer Relativbewegung gegenüber dem Grundkörper zu unterwerfen.
-
Die Längenveränderungen derartiger Aktoren und damit die Stellwege beziehungsweise Verlagerungswege eines Werkzeugs gegenüber dem Grundkörper liegen in der Praxis im Bereich von einigen µm bis zu wenigen Zehntel mm. Daher ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Aussteuerwerkzeugs vorgesehen, die kurzen Verlagerungswege zu verlängern, beispielsweise durch mehrere hintereinander geschaltete piezoelektrische Aktoren, durch Hebel oder durch Sonderbauformen derartiger Aktoren. Beispielweise werden Bimorph-Biegeelemente realisiert, die aus zwei Aktoren bestehen. Bei einer entgegengesetzten Polarisierung oder Ansteuerung der beiden Aktoren wird ein derartiges Biegeelement verbogen und auf diese Weise eine Verlagerung des Schiebers gegenüber dem Grundkörper realisiert.
-
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines Aussteuerwerkzeugs ist vorgesehen, dass sich der piezoelektrische Aktor einerseits an dem Schieber und andererseits entweder direkt oder über einen weiteren Aktor beziehungsweise einen Hebel am Grundkörper abstützt. Eine Längenänderung des Aktors bewirkt damit unmittelbar eine Verlagerung des Schiebers gegenüber dem Grundkörper.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Aussteuerwerkzeug und den erläuterten Ausführungsbeispielen ergibt sich als wesentlicher Vorteil, dass eine Verlagerung des Schiebers und damit des Werkzeugs gegenüber dem Grundkörper des Aussteuerwerkzeugs mit hoher Geschwindigkeit möglich ist. Dies beruht darauf, dass piezoelektrische Aktoren bei einer Änderung der angelegten Spannung sehr schnell reagieren und damit hochdynamische Bewegungen eines Werkzeugs ermöglichen. Daher kann ein Aussteuerwerkzeug dieser Art mit wesentlich höheren Drehzahlen betrieben werden als bekannte Aussteuerwerkzeuge, was die Zeiten für die Bearbeitung eines Werkstücks stark reduziert.
-
Bei Aussteuerwerkzeugen der hier angesprochenen Art ist es möglich, den mindestens einen piezoelektrischen Aktor mit einer Vorspannkraft zu beaufschlagen, die einer Längenänderung des Aktors entgegenwirkt. Bei Aktivierung des Aktors wird auf diese Weise der Schieber gegenüber dem Grundkörper gegen die Vorspannkraft verlagert. Wird der Aktor deaktiviert, bewirkt die Vorspannkraft eine Rückverlagerung des Schiebers und damit des Werkzeugs gegenüber dem Grundkörper vorzugsweise in seine Ausgangsposition.
-
Die Erzeugung der Vorspannkraft kann durch elastische Elemente, durch Magneten oder durch piezoelektrische Aktoren realisiert werden.
-
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des Aussteuerwerkzeugs ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung eine mit dem mindestens einen piezoelektrischen Aktor zusammenwirkende Aussteuereinrichtung aufweist, die derart eingerichtet ist, dass sich eine Überlagerung der durch den wenigstens einen piezoelektrischen Aktor und durch die Aussteuereinrichtung bewirkten Verlagerungswege des Schiebers gegenüber dem Grundkörper und damit des Werkzeugs gegenüber dem Grundkörper ergibt.
-
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des Aussteuerwerkzeugs ist vorgesehen, dass die Aussteuereinrichtung ein Kegelradgetriebe umfasst.
-
Vorzugsweise ist die Antriebseinrichtung so ausgelegt, dass sich die Verlagerung durch den mindestens einen piezoelektrischen Aktor und die Verlagerung durch das Aussteuerelement addieren. Die Verlagerungswege liegen also in derselben Richtung. Grundsätzlich ist es aber auch sehr wohl möglich, die Antriebseinrichtung so auszulegen, dass die Verlagerung durch den mindestens einen piezoelektrischen Aktor in einer anderen Richtung verläuft, als die durch die Aussteuereinrichtung bewirkte. Insgesamt ist es bei diesem Ausführungsbeispiel möglich, größere Verlagerungswege des Schiebers und damit des Werkzeugs gegenüber dem Grundkörper des Aussteuerwerkzeugs zu realisieren.
-
Es zeigt sich, dass bei einer Antriebseinrichtung, die sowohl mindestens einen piezoelektrischen Aktor als auch wenigstens eine Aussteuereinrichtung aufweist, der mindestens eine Aktor und die mindestens eine Aussteuereinrichtung unmittelbar miteinander gekoppelt werden können, um eine sehr kompakte Bauform des Aussteuerwerkzeugs zu realisieren. Dabei wirken sowohl der mindestens eine piezoelektrische Aktor als auch die Aussteuereinrichtung vorzugsweise mit ein und demselben Schieber zusammen.
-
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Grundkörper zwei gegenüber diesem verlagerbare Schieber aufweist, wobei der erste Schieber durch den mindestens einen piezoelektrischen Aktor und der zweite Schieber durch die mindestens eine Aussteuereinrichtung verlagert werden. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass der zweite Schieber gegenüber dem Grundkörper durch die mindestens eine Aussteuereinrichtung verlagert wird, und der zweite Schieber gegenüber dem ersten Schieber verlagerbar ist, nämlich mittels des mindestens einen piezoelektrischen Aktors. Bei dieser Bauform des Aussteuerwerkzeugs ist das Werkzeug mit dem Schieber gekoppelt, der den piezoelektrischen Aktor umfasst, welcher sich durch eine schnelle Ansprechzeit und damit durch eine hochdynamische Ansteuerung des Werkzeugs auszeichnet. Der zweite Schieber mit der Aussteuereinrichtung ist verschiebbar am Grundkörper des Aussteuerwerkzeugs angebracht und trägt den ersten Schieber.
-
Eine Verlagerung des mit der mindestens einen Aussteuereinrichtung zusammenwirkenden zweiten Schiebers bewirkt also eine Verlagerung des ersten Schiebers mit dem mit diesem gekoppelten Werkzeug. Dieses kann einer zusätzlichen Verlagerung unterworfen werden, wenn der mindestens eine piezoelektrische Aktor aktiviert wird, der im ersten Schieber vorgesehen ist.
-
Aus den Erläuterungen zu dem erfindungsgemäßen Aussteuerwerkzeug wird deutlich, dass an dem Grundkörper des Aussteuerwerkzeugs mehrere Schieber vorgesehen werden können, die entweder unmittelbar mit dem Grundkörper verbunden sind oder aber derart, dass wenigstens ein Schieber unmittelbar am Grundkörper verlagerbar angebracht ist, und mindestens ein weiterer Schieber an dem unmittelbar am Grundkörper angebrachten Schieber. Entsprechend können bei einem derartigen Aussteuerwerkzeug auch mehr als ein oder zwei Aktoren beziehungsweise Aussteuereinrichtungen vorgesehen werden, um die Schieber und letztlich das mindestens eine Werkzeug gegenüber dem Grundkörper zu verlagern. Darüber hinaus ist es möglich, die Schieber so auszubilden, dass sich deren Verlagerungswege überlagern, vorzugsweise addieren. Es ist aber auch möglich, dass wenigstens ein Schieber in einer Richtung gegenüber dem Grundkörper verlagerbar ist und wenigstens ein weiterer Schieber in einer anderen Richtung. Dabei kann der weitere Schieber unmittelbar am Grundkörper oder aber an dem anderen Schieber vorgesehen sein. Auf diese Weise ist es möglich, bei entsprechender Ansteuerung der Schieber auch komplexe Bewegungen des Werkzeugs gegenüber dem Grundkörper zu realisieren.
-
Nach allem sei noch darauf hingewiesen, dass das Aussteuerwerkzeug auch mehrere Werkzeuge aufweisen kann, die an einem oder mehreren Schiebern angeordnet sind.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispiels eines Aussteuerwerkzeugs und
-
2 eine Prinzipskizze eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Aussteuerwerkzeugs.
-
1 zeigt eine Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispiels eines Aussteuerwerkzeugs 1 mit einem Grundkörper 3, der auf geeignete Weise mit einer hier nicht dargestellten Halterung unmittelbar oder über ein Zwischenstück, einen Adapter oder dergleichen koppelbar ist. Der Grundkörper ist hier beispielhaft mit einem als Schaft 5 ausgebildeten Ansatz versehen, der mit einer Werkzeugmaschine koppelbar ist. Die Kopplung eines Aussteuerwerkzeugs 1 mit einer Werkzeugmaschine über einen Schaft 5 ist grundsätzlich bekannt, sodass hier nicht näher darauf eingegangen wird. Es sei nur darauf hingewiesen, dass der Schaft 5 als zylindrischer Schaft, als (Steil-)Kegelschaft oder auch als Hohlschaft ausgebildet sein kann. Auch andere Schaftformen können realisiert werden. Entscheidend ist, dass das Aussteuerwerkzeug 1 über den Schaft 5 fest mit einer Werkzeugmaschine koppelbar ist, welche das Aussteuerwerkzeug 1 drehfest hält oder mit einem Drehmoment beaufschlagt und in Rotation versetzt. In diesem Fall dreht sich das Aussteuerwerkzeug 1, wie durch einen Pfeil 7 angedeutet, um seine Mittelachse 9. Es zeigt sich, dass der Schaft 5 konzentrisch zur Mittelachse 9 angeordnet ist. Die Werkzeugmaschine dient auch dazu, das Aussteuerwerkzeug 1 entlang seiner Längserstreckung beziehungsweise Mittelachse zu verlagern, also eine Vorschubbewegung gegenüber einem zu bearbeitenden Werkstück zu bewirken.
-
Das Aussteuerwerkzeug 1 weist mindestens einen Schieber 11 auf, der gegenüber dem Grundkörper 3, wie durch einen Doppelpfeil 13 angedeutet, verlagerbar ist. Derartige Schieber 11 sind für Aussteuerwerkzeuge 1 bekannt, sodass daher auf die letztliche Realisierung der Verschieblichkeit nicht näher eingegangen wird. Beispielsweise ist es möglich, den Schieber 11 in einer Nut oder in einem Schlitz geführt zu verlagern, welcher in den Grundkörper 3 eingebracht, in 1 allerdings nicht dargestellt ist.
-
Das hier dargestellte Ausführungsbeispiel des Aussteuerwerkzeugs 1 weist einen einzigen Schieber auf. Mit diesem ist mindestens ein Werkzeug 15 gekoppelt, welches dazu dient, mithilfe des Aussteuerwerkzeugs 1 ein hier nicht dargestelltes Werkstück zu bearbeiten. Das hier dargestellte Ausführungsbeispiel des Aussteuerwerkzeugs 1 weist ein Werkzeug 15 auf, welches mit mindestens einer Schneide 17 versehen ist, die einstückig mit dem Werkzeug 15 ausgebildet oder als separates Teil realisiert und am Werkzeug 15 befestigt sein kann.
-
Grundsätzlich ist es möglich, verschiedene Werkzeuge mit dem Schieber 11 zu koppeln, sei es einen Drehstahl, einen Bohrer, ein Fräswerkzeug, ein Hohnwerkzeug oder dergleichen. Auch kann mehr als ein Werkzeug an einem Schieber vorgesehen sein.
-
Das in 1 dargestellte Aussteuerwerkzeug 1 weist eine Antriebseinrichtung 19 auf, die dazu dient, den mindestens einen Schieber, hier den Schieber 11, gegenüber dem Grundkörper 3 zu verlagern.
-
Die Antriebseinrichtung 19 weist mindestens einen piezoelektrischen Aktor 21 auf, der sich an dem Schieber 11 abstützt. Grundsätzlich ist vorgesehen, jeden Schieber mit einem Antrieb, hier also mit einem piezoelektrischen Aktor 21, zu versehen. Der piezoelektrische Aktor 21 stützt sich an dem Schieber 11 ab. Grundsätzlich ist eine Ausführungsform des Aussteuerwerkzeugs 1 denkbar, bei dem sich der piezoelektrische Aktor 21 unmittelbar an dem Schieber abstützt. Hier ist vorgesehen, dass der Schieber 11 ein Basiselement 23 aufweist, von dem ein Vorsprung 25 ausgeht, welcher hier in einen Innenraum 27 des Grundkörpers 3 hineinragt. Der mindestens eine piezoelektrische Aktor 21 ist in einem Innenraum 27 untergebracht und stützt sich an dem Vorsprung 25 und damit an dem Schieber 11 ab.
-
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass ein piezoelektrischer Aktor 21 vorgesehen ist, der sich einerseits an dem Schieber 11 beziehungsweise dessen Vorsprung 25 abstützt und andererseits an einer Innenfläche 29 einer den Innenraum 27 umgebenden Wandung 31.
-
Durch einen Doppelpfeil 33 ist angedeutet, dass sich der piezoelektrische Aktor 21 in Richtung seiner Längserstreckung ausdehnen und zusammenziehen kann.
-
Die Grundfunktion piezoelektrischer Aktoren ist bekannt. Sie werden zur Aktivierung mit einer Spannung beaufschlagt, die dazu führt, dass sich die geometrische Form des Aktors verändert. Beispielsweise sind Aktoren bekannt, deren Länge sich bei Anlegen einer Spannung ändert. Dabei ist es möglich, dass sich die Länge des Aktors bei einer ersten Polarisierung der Spannung vergrößert und bei Abschaltung der Spannung Ihre ursprüngliche Dimension wieder annimmt. Auch ist es möglich, eine Spannung mit umgekehrter Polarisierung an den Aktor anzulegen und damit zu erreichen, dass sich seine Länge gegenüber der Ausgangsabmessung reduziert.
-
Durch eine Längenänderung des piezoelektrischen Aktors 21 verlagert sich der Vorsprung 25 gegenüber dem Grundkörper 3, damit auch der Schieber 11, was durch den Doppelpfeil 13 angedeutet ist.
-
Durch einen Doppelpfeil 34 ist angedeutet, dass sich bei einer Verlagerung des mindestens einen Schiebers 11 in Richtung des Doppelpfeils 13 auch das mindestens eine Werkzeug 15 bewegt.
-
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass bei einer Aktivierung des piezoelektrischen Aktors 21 eine Längenveränderung senkrecht zur Mittelachse 9 gegeben ist, daher auch eine Verlagerung des Schiebers 11 sowie des Werkzeugs 15 senkrecht zu dieser Mittelachse 9.
-
Es ist möglich, das an dem Vorsprung 25 anliegende Ende 35 des piezoelektrischen Aktors 21 an dem Vorsprung 25 auf geeignete Weise zu befestigen, beispielsweise mittels Klebstoff, sodass eine Zwangskopplung zwischen dem dem Vorsprung 25 zugewandten Ende 35 des piezoelektrischen Aktors 21 und dem Vorsprung 25 gegeben ist. In diesem Fall ist das dem Vorsprung 25 abgewandte Ende 37 vorzugsweise fest mit der Wandung 31 verbunden, beispielsweise durch Verklebung. Der Vorsprung 25 folgt damit zwangsweise dem dem Vorsprung 25 zugewandten Ende 35 des piezoelektrischen Aktors 21.
-
Möglich ist es auch, auf der dem piezoelektrischen Aktor 21 abgewandten Seite des Vorsprungs 25 ein elastisches Element 39 vorzusehen, um eine Vorspannkraft auf den Vorsprung 25 auszuüben, welche einer Verlagerung des Vorsprungs in 1 nach links, also in Richtung des elastischen Elements 39, entgegenwirkt. In diesem Fall kann eine Zwangskopplung des dem Vorsprung 25 zugewandten Endes 35 des piezoelektrischen Aktors 21 entfallen.
-
Beispielhaft ist in 1 das elastische Element 39 als Schraubenfeder angedeutet.
-
Es ist bekannt, dass die Längenänderungen von piezoelektrischen Aktoren gering sind und etwa bei 0,1 % der Aktorlänge liegen. Daher sind mit Aktoren der hier angesprochenen Art Lagerungswege des zugehörigen Schiebers 11 im Bereich von einigen µm bis zu wenigen Zehntel mm möglich. Um eine größere Verlagerung des Schiebers 11 zu ermöglichen, können mehrere piezoelektrische Aktoren hintereinander derart angeordnet werden, dass sich deren Längenänderungen addieren. Denkbar ist es aber auch, piezoelektrische Aktoren der hier angesprochenen Art mit einem Hebel zu kombinieren, um eine Längenänderung eines piezoelektrischen Aktors in einen größeren Verlagerungsweg des zugehörigen Schiebers 11 zu übersetzen.
-
Denkbar ist es aber auch, Sonderbauformen von piezoelektrischen Aktoren zu verwenden, beispielsweise ein Bimorph-Biegeelement, welches aus zwei piezoelektrischen Aktoren der hier angesprochenen Art kombiniert ist, die parallel zueinander angeordnet sind. Eine entgegengesetzte Polarisierung oder Ansteuerung dieser Aktoren bewirkt eine Verbiegung des Biegeelements, die weiter reichen kann, als die Längenausdehnung der kombinierten piezoelektrischen Aktoren.
-
In 1 ist angedeutet, dass der Grundkörper 3 eine dem Antrieb 19 zugeordnete Ansteuerelektronik 41 für den mindestens einen piezoelektrischen Aktor 21 umfasst. Auch ist eine elektrische Verbindung 43 zwischen der Ansteuerelektronik 41 und dem mindestens einen piezoelektrischen Aktor 21 zu sehen.
-
2 zeigt in einer Prinzipskizze ein zweites Ausführungsbeispiel eines Aussteuerwerkzeugs 1. Gleiche und funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die Erläuterungen zu 1 verwiesen wird. Im Folgenden wird im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen eingegangen.
-
Das zweite Ausführungsbeispiel des Aussteuerwerkzeugs 1 weist einen Grundkörper 3 sowie einen von diesem ausgehenden Schaft 5 auf, über den der Grundkörper 3 mit einer Werkzeugmaschine direkt oder über ein Zwischenstück, einen Adapter oder dergleichen koppelbar ist. Dabei kann vorgesehen werden, das Aussteuerwerkzeug 1 drehfest zu halten oder, wie durch den Pfeil 7 angedeutet, mit einem Drehmoment zu beaufschlagen und in Rotation um die Mittelachse 9 zu versetzen.
-
Das in 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel des Aussteuerwerkzeugs 1 weist wiederum mindestens einen Schieber 11 auf, an dem mindestens ein Werkzeug 15 mit wenigstens einer Schneide 17 angebracht ist. Dieser erste Schieber 11 des Aussteuerwerkzeugs 1 ist allerdings nicht unmittelbar in dem Grundkörper 3 verschieblich gelagert, was durch einen Doppelpfeil 13 angedeutet ist. Vielmehr ist dieser mindestens eine erste Schieber 11 verschieblich gelagert gegenüber einem zweiten Schieber 11‘, der seinerseits verschieblich gegenüber dem Grundkörper 3 verlagerbar ist. Dies ist durch einen Doppelpfeil 13‘ angedeutet.
-
Es ergibt sich damit Folgendes: Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel des Aussteuerwerkzeugs 1 wird das mit dem ersten Schieber 11 gekoppelte Werkzeug 15 bei einer Verlagerung des zweiten Schiebers 11‘ gegenüber dem Grundkörper 3 gemäß dem Doppelpfeil 34 verlagert, auch dann, wenn eine Relativbewegung zwischen dem ersten Schieber 11 und dem zweiten Schieber 11‘ nicht gegeben ist. Falls der zweite Schieber 11‘ ortsfest gegenüber dem Grundkörper 3 gehalten wird, wird das Werkzeug 15 auch dann entsprechend dem Doppelpfeil 34 verlagert, wenn nur der erste Schieber 11 gegenüber dem zweiten Schieber 11‘ entsprechend dem Doppelpfeil 13 verlagert wird.
-
Schließlich ist es auch möglich, sowohl den zweiten Schieber 11‘ gegenüber dem Grundkörper 3 als auch den ersten Schieber 11 gegenüber dem zweiten Schieber 11‘ zu verlagern. In diesem Fall überlagern sich die Verlagerungswege des zweiten Schiebers 11‘ gegenüber dem Grundkörper 3 sowie des ersten Schiebers 11 gegenüber dem zweiten Schieber 11‘. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der zweite Schieber 11‘ gegenüber dem Grundkörper 3 und der erste Schieber 11 gegenüber dem zweiten Schieber 11‘ in gleicher Richtung verlagert werden, sodass eine Addition der Verlagerungswege gegeben ist. Grundsätzlich ist es jedoch möglich, den zweiten Schieber 11‘ gegenüber dem Grundkörper 3 in einer Richtung zu verlagern, die nicht mit dem Verlagerungsweg des ersten Schiebers 11 gegenüber dem zweiten Schieber 11‘ übereinstimmt.
-
Das zweite Ausführungsbeispiel des Aussteuerwerkzeugs 1 weist eine Antriebseinrichtung 19 auf, die hier mindestens einen piezoelektrischen Aktor 21 umfasst. Dieser wird über eine elektrische Verbindung 43 mit einer im Grundkörper 3 vorgesehenen Ansteuerelektronik 41 verbunden.
-
Für den mindestens einen piezoelektrischen Aktor 21 gilt das zu 1 Gesagte entsprechend. Es können also auch mehrere piezoelektrische Aktoren 21 vorgesehen werden, die beispielsweise quasi in Reihe geschaltet sind. Der piezoelektrische Aktor 21 liegt an einem Vorsprung 25 des Basiselements 23 des ersten Schiebers 11 an und liegt mit seinem dem Vorsprung 25 abgewandten Ende 37 an der Innenfläche 29 der Wandung 31 des ersten Schiebers 11 an, welche einen Innenraum 27 des Schiebers 11 umschließt. Auch hier ist es möglich, den piezoelektrischen Aktor 21 mit einem Ende 35 an dem Vorsprung 25 und mit seinem gegenüberliegenden anderen Ende 37 an der Innenfläche 29 der Wandung 31 festzukleben, wie oben anhand von 1 erläutert. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Vorsprung 25 einerseits mit dem piezoelektrischen Aktor 21 zusammenwirkt, andererseits mit einer Vorspannkraft beaufschlagt wird, die durch ein elastisches Element 39, beispielsweise durch eine Schraubenfeder, aufgebracht wird, wobei sich das elastische Element einerseits an der Innenfläche 29 der den Innenraum 27 umschließenden Wandung 31 abstützt und andererseits an dem Vorsprung 25.
-
Die Antriebseinrichtung 19 weist hier eine Aussteuereinrichtung 45 auf, die dazu dient, wie durch den Doppelpfeil 13‘ angedeutet, eine Relativverlagerung des zweiten Schiebers 11‘ gegenüber dem Grundkörper 3 des Aussteuerwerkzeugs 1 zu bewirken. Grundsätzlich ist es möglich, dass die Aussteuereinrichtung 45 ebenfalls einen piezoelektrischen Aktor umfasst. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass die Aussteuereinrichtung 45 derart ausgebildet ist, dass bei deren Aktivierung ein größerer Verlagerungsweg des zweiten Schiebers 11‘ gegenüber dem Grundkörper 3 ermöglicht wird, als dies durch einen piezoelektrischen Aktor möglich wäre. Vorzugsweise umfasst die Aussteuereinrichtung 45 ein Kegelradgetriebe 47 mit einem von einem Antriebsmittel 49 in Rotation versetzbaren ersten Kegelrad 51, dessen Drehachse hier parallel zur Mittelachse 9 verläuft und welches mit einem zweiten Kegelrad 53 zusammenwirkt, dessen Drehachse hier in einer Ebene liegt, auf der die Mittelachse 9 senkrecht steht. Vorzugsweise verläuft die Drehachse des zweiten Kegelrads 53 senkrecht zur Mittelachse 9. Mit dem zweiten Kegelrad 53 ist eine ein Außengewinde aufweisende Gewindestange 55 drehfest gekoppelt, welche mit einer ein Innengewinde aufweisenden Gewindehülse 57 zusammenwirkt. Je nach Drehrichtung der Gewindestange 55 wird die Gewindehülse 57 in 2 nach rechts oder links verlagert, was durch einen Doppelpfeil 59 angedeutet ist. Die Gewindehülse 57 ist mit einem Vorsprung 25‘ verbunden, der von dem Basiselement 23‘ des zweiten Schiebers 11‘ ausgeht und in den Innenraum 27‘ ragt, welcher die Aussteuereinrichtung 45 und auch die Aussteuerelektronik 41 aufnimmt, die mit dem Antriebsmittel 49 des Kegelradgetriebes 47 zusammenwirkt.
-
Insgesamt wird deutlich, dass durch die Aussteuereinrichtung 45 eine Relativverlagerung des zweiten Schiebers 11‘ gegenüber dem Grundkörper 3 gemäß dem Doppelpfeil 13‘ realisiert wird. Durch den mindestens einen piezoelektrischen Aktor 21 der Antriebseinrichtung 19 wird der erste Schieber 11 gemäß dem Doppelpfeil 13 gegenüber dem ersten Schieber 11‘ und damit auch gegenüber dem Grundkörper 3 verlagert. Dies führt gemäß dem Doppelpfeil 34 zu einer Verlagerung des mindestens einen Werkzeugs 15, welches mit dem ersten Schieber 11 gekoppelt ist.
-
Die Verlagerungswege des zweiten Schiebers 11‘ gegenüber dem Grundkörper 3 und des ersten Schiebers 11 gegenüber dem zweiten Schieber 11‘ addieren sich vorzugsweise, um größere Verlagerungswege des Werkzeugs 15 bei der Bearbeitung eines Werkstücks realisieren zu können. Denkbar ist es aber, wie auch zum Ausführungsbeispiel nach 1 ausgeführt, dass die Verlagerungswege der beiden Schieber 11 und 11‘ einen Winkel miteinander einschließen. Vorzugsweise wird jedoch, wie erwähnt, eine Addition der Verlagerungswege realisiert.
-
Wenn die Antriebseinrichtung 19 des zweiten Ausführungsbeispiels zwei Schieber 11 und 11‘ aufweist, die jeweils einen piezoelektrischen Aktor 21 aufweisen, ergibt sich eine besonders hochdynamische Bewegung des Werkzeugs 15 bei der Bearbeitung eines Werkstücks.
-
Wenn, wie anhand von 2 erläutert, eine Aussteuereinrichtung 45 mit einem piezoelektrischen Aktor 21 kombiniert wird, wird einer wie bei einem herkömmlichen Werkzeug realisierbaren Bewegung eines Werkzeugs eine hochdynamische Bewegung überlagert, die durch den piezoelektrischen Aktor 21 bewirkt wird.
-
Um den Verlagerungsweg des Werkzeugs 15 gegenüber dem Grundkörper 3 zu verdeutlichen, ist mit durchgezogenen Linien nicht nur eine erste Position des Werkzeugs 15 mit dem ersten Schieber 11 und dem zweiten Schieber 11‘ dargestellt, sondern mit gestrichelten Linien eine zweite Position des Werkzeugs 15 mit dem ersten Schieber 11 und dem zweiten Schieber 11‘.
