DE102017125316A1

DE102017125316A1 - Vorrichtung zum Austauschen eines Teils eines Werkzeugs und hohles Fräswerkzeug

Info

Publication number: DE102017125316A1
Application number: DE102017125316.5A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Albrecht Moroff; Martin Müller
Original assignee: Moroff & Baierl GmbH
Current assignee: Moroff & Baierl GmbH
Priority date: 2017-10-27
Filing date: 2017-10-27
Publication date: 2019-05-02
Also published as: US11014206B2; US20190126417A1

Abstract

Eine Vorrichtung (1) zum Austauschen zumindest einen Schneidenteils (2a) eines rotierenden Werkzeugs (2), insbesondere eines Fräswerkzeugs (2), insbesondere eines hohlen Fräswerkzeugs zur Bearbeitung von Werkstücken aus Kunststoff, weist eine Ausrichteinrichtung (5) zum Ausrichten einer Lage des Schneidenteils (2a) um eine Rotationsachse (2c) des Werkzeugs (2) und eine Wechseleinrichtung (6) zum Lösen zumindest des Schneidenteils (2a) von einem an dem Werkzeug (2) verbleibenden Teil (2b) und zum Anbringen eines anderen Schneidenteils (2a) an dem an dem Werkzeug (2) verbleibenden Teil (2b) auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Austauschen zumindest eines Schneidenteils eines rotierenden Werkzeugs, insbesondere eines Fräswerkzeugs, insbesondere eines hohlen Fräswerkzeugs zur Bearbeitung von Werkstücken aus Kunststoff. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein hohles Fräswerkzeug zur Bearbeitung von Werkstücken aus Kunststoff.
Bei der Herstellung von Freiformflächen mit Fräswerkzeugen, beispielsweise um Gießformen für Betonfertigteile herzustellen, sind häufig unterschiedliche Bearbeitungen des Materials erforderlich. Zu diesem Zweck werden meist unterschiedliche Werkzeuge eingesetzt, da nicht alle Fräswerkzeuge für sämtliche der unterschiedlichen Bearbeitungsschritte geeignet sind. Bei den Bearbeitungsmaschinen, die für diesen Zweck eingesetzt werden, ist es daher häufig erforderlich, die Werkzeuge auszutauschen, was üblicherweise von einer Bedienperson manuell durchgeführt wird. Dies erfordert nicht nur einen hohen Aufwand, sondern teilweise auch einen hohen Krafteinsatz seitens der Bedienperson, da sich die auswechselbaren Schneidenteile dieser Werkzeuge bei der Bearbeitung teilweise stärker mit dem nicht auswechselbaren Werkzeugteil verbinden. Zudem geht durch den manuellen Austausch des Schneidenteils der Werkzeuge sehr viel Zeit verloren, was selbstverständlich die bei der Bearbeitung mit solchen Werkzeugen entstehenden Herstellungskosten erhöht.
Eine Alternative zu der beschriebenen Vorgehensweise könnte darin bestehen, eine Bearbeitungsmaschine mit mehreren Spindeln und dementsprechend mehreren Werkzeugen auszustatten. Dies würde jedoch die Kosten der gesamten Maschine erheblich erhöhen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Austauschen zumindest eines Schneidenteils eines rotierenden Werkzeugs zu schaffen, die ein einfaches Austauschen zumindest des Schneidenteils ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Ausrichteinrichtung auf, mit welcher die Lage des Schneidenteils um die Rotationsachse des Werkzeugs und somit auch die Drehlage des Werkzeugs selbst ausgerichtet werden kann, so dass es einer nach dem Ausrichten eingesetzten Wechseleinrichtung in einfacher Weise möglich ist, in das Schneidenteil einzugreifen und dieses von dem am Werkzeug verbleibenden Teil zu lösen.
Dadurch ergibt sich eine sehr einfache und mit geringem Aufwand einsetzbare Vorrichtung, mit der zumindest das Schneidenteil eines rotierenden Werkzeugs ausgetauscht werden kann. Dies vereinfacht nicht nur den Austausch selbst, sondern erlaubt auch eine weitgehende Automatisierung bei der Bearbeitung von Bauteilen mit einem solchen Werkzeug.
Um das Lösen und Anbringen des Schneidenteils von dem am Werkzeug verbleibenden Teil zu vereinfachen, kann in einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine Halteeinrichtung zum Halten des am dem Werkzeug verbleibenden Teils vorgesehen sein.
Wenn dabei die Halteeinrichtung als schwimmend gelagerte Klemmeinrichtung ausgebildet ist, so kann das an dem Werkzeug verbleibende Teil in einfacher Weise gehalten werden.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Halteeinrichtung eine Feststelleinrichtung für einen Antrieb des Werkzeugs ist. Auch auf diese Weise lässt sich das an dem Werkzeug verbleibende Teil so festhalten, dass das Schneidenteil ausgewechselt werden kann.
Um das Schneidenteil möglichst einfach von dem an dem Werkzeug verbleibenden Teil zu lösen oder an demselben anzubringen, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass die Wechseleinrichtung wenigstens ein Eingriffselement zum Eingreifen in das Schneidenteil aufweist.
Um das Lösen des Schneidenteils weiter zu vereinfachen, ist es des Weiteren vorteilhaft, wenn die Wechseleinrichtung eine Antriebseinrichtung zum Rotieren des wenigstens einen Eingriffselements aufweist.
Dies ermöglicht ein besonders einfaches Lösen und Anbringen des Schneidenteils.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Wechseleinrichtung Mittel zum Bewegen des wenigstens einen Eingriffselements in Richtung der Rotationsachse des Werkzeugs aufweist. Auf diese Weise kann das wenigstens eine Eingriffselement sehr schnell und mit geringem Aufwand in die gewünschte Position verfahren werden.
Um eine gewisse Kraft beim Anbringen des Schneidenteils an dem an dem Werkzeug verbleibenden Teil aufbringen zu können und auch das Lösen desselben zu unterstützen, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass die Mittel zum Bewegen des wenigstens einen Eingriffselements in Richtung der Rotationsachse des Werkzeugs ein Federelement zum Aufbringen von Kraft in Richtung einer Längsachse des Werkzeugs aufweisen. Ein solches Federelement kann beispielsweise als pneumatische Zylinder-Kolben-Einheit bzw. Pneumatikzylinder ausgeführt sein.
Um das Austauschen des Schneidenteils zu vereinfachen, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass die Wechseleinrichtung zwei mittels einer Verschiebeeinrichtung gegenüber dem Werkzeug verschiebliche Eingriffselemente aufweist.
Wenn des Weiteren die Ausrichteinrichtung wenigstens ein Positionierelement zum Positionieren des auszutauschenden Schneidenteils in einer bestimmten Lage um die Rotationsachse des Werkzeugs aufweist, so ergibt sich eine einfache Möglichkeit zum Ausrichten der Lage des Schneidenteils um die Rotationsachse des Werkzeugs.
Um das Positionieren des Schneidenteils in seine Lage um die Rotationsachse des Werkzeugs zu erleichtern, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass die Ausrichteinrichtung Mittel zum Feststellen der Winkelposition des Werkzeugs aufweist.
In Anspruch 12 ist ein hohles Fräswerkzeug zur Bearbeitung von Werkstücken aus Kunststoff angegeben, das ein auswechselbares Schneidenteil aufweist, das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in besonders einfacher Weise gewechselt werden kann, weshalb ein solches Werkzeug sehr vorteilhaft in Kombination mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt werden kann.
Um das Schneidenteil in einfacher Weise von dem an dem Werkzeug verbleibenden Teil lösen bzw. an demselben anbringen zu können, kann dabei vorgesehen sein, dass das Schneidenteil und das am dem Werkzeug verbleibende Teil mittels einer Gewindeverbindung, mittels einer Bajonettverbindung oder mittels einer Rastkugelverbindung miteinander verbunden sind.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
Es zeigt:

1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 eine weitere Ansicht der Vorrichtung aus 1;
3 die Vorrichtung aus 2 in einem Schnitt nach der Linie III-III aus 4;
4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV aus 3;
5 einen Schnitt nach der Linie V-V aus 3;
6 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 3 in einem ersten Verfahrensschritt;
7 die Vorrichtung aus 6 in einem zweiten Verfahrensschritt;
8 die Vorrichtung aus 6 in einem dritten Verfahrensschritt;
9 die Vorrichtung aus 6 in einem vierten Verfahrensschritt;
10 die Vorrichtung aus 6 in einem fünften Verfahrensschritt;
11 die Vorrichtung aus 6 in einem sechsten Verfahrensschritt;
12 die Vorrichtung aus 6 in einem siebten Verfahrensschritt;
13 die Vorrichtung aus 6 in einem achten Verfahrensschritt;
14 die Vorrichtung aus 6 in einem neunten Verfahrensschritt,
15 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hohlen Fräswerkzeugs;
16 eine Seitenansicht des Fräswerkzeugs von 15;
17 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hohlen Fräswerkzeugs;
18 eine Seitenansicht des Fräswerkzeugs von 17;
19 verschiedene Zustände bei der Verbindung des Schneidenteils mit dem an dem Werkzeug verbleibenden Teil des Fräswerkzeugs gemäß 17;
20 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hohlen Fräswerkzeugs;
21 eine Seitenansicht des Fräswerkzeugs von 20; und
22 verschiedene Zustände bei der Verbindung des Schneidenteils mit dem an dem Werkzeug verbleibenden Teil des Fräswerkzeugs gemäß 20.

1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Austauschen zumindest eines Schneidenteils 2a eines rotierenden Werkzeugs 2. Bei dem Werkzeug 2 handelt es sich im vorliegenden Fall um ein Fräswerkzeug, insbesondere um ein hohles Fräswerkzeug zur Bearbeitung von nicht dargestellten Werkstücken aus Kunststoff, insbesondere auch geschäumten Kunststoffen, wie beispielsweise geschäumtem Polystyrol. Das Schneidenteil 2a, mit dem die eigentliche Bearbeitung des Werkstücks durchgeführt wird, kann mittels der nachfolgend beschriebenen Vorrichtung 1 von einem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b entfernt und durch ein neues bzw. anderes Schneidenteil 2a ersetzt werden.
Das Werkzeug 2 weist eine in Richtung einer Rotationsachse 2c desselben durch seine gesamte Länge verlaufende Bohrung 2d auf, durch welche die von dem bearbeiteten Werkstück entfernten Bestandteile gefördert werden können.
In der Darstellung gemäß 1 weist die Vorrichtung 1 ein Gehäuse 3 auf, das zum Schutz der einzelnen Bestandteile der Vorrichtung 1 sowie zum Schutz nicht dargestellter Bedienpersonen dient.
In 2 ist die Vorrichtung 1 ohne das Gehäuse 3 dargestellt. Dabei sind einzelne Bestandteile der Vorrichtung 1 erkennbar, die nachfolgend näher beschrieben werden: So weist die Vorrichtung 1 eine im oberen, dem Werkzeug 2 zugewandten Bereich vorgesehene Halteeinrichtung 4 auf, die zum Halten des an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teils 2b dient, um eine Rotation desselben zu verhindern und dadurch das Schneidenteil 2a von dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b zu lösen bzw. ein anderes Schneidenteil 2a an demselben anbringen zu können. Unterhalb der Halteeinrichtung 4, d. h. an der dem Werkzeug 2 abgewandten Seite derselben, befindet sich eine Ausrichteinrichtung 5, die zum Ausrichten einer Lage des Schneidenteils 2a um die Rotationsachse 2c des Werkzeugs 2 dient. Die Ausrichteinrichtung 5 ist in der Darstellung von 2 nur teilweise zu erkennen, ist in 5 jedoch detailliert dargestellt. Unterhalb der Ausrichteinrichtung 5 ist eine Wechseleinrichtung 6 angeordnet, die zum Lösen zumindest des Schneidenteils 2a von dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b und zum Anbringen eines anderen Schneidenteils 2a an dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b dient.
Unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 werden die einzelnen Bestandteile der Vorrichtung 1 sowie deren Halteeinrichtung 4, Ausrichteinrichtung 5 und Wechseleinrichtung 6 näher beschrieben.
Die Halteeinrichtung 4 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in den 3 und 4 erkennbar, als schwimmend gelagerte Klemmeinrichtung ausgebildet. Sie weist zwei Klemmbacken 7 auf, zwischen die das Werkzeug 2 eingeführt werden kann. Die Klemmbacken 7 können von einer Betätigungseinrichtung 8 zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position bewegt werden, wobei in der geschlossenen Position das an dem Werkzeug 2 verbleibende Teil 2b zwischen den Klemmbacken 7 eingespannt ist. Die Klemmbacken 7 sind auf einem Schlitten 9 schwimmend gelagert, so dass sich diese beim Schließen selbst zentrieren. Dadurch wird beim Einspannen des Werkzeugs 2 zwischen den Klemmbacken 7 ein Verbiegen des Werkzeugs 2 bzw. allgemein das Aufbringen einer zu starken Kraft auf dasselbe, die ein Abweichen des Werkzeugs 2 von seiner Rotationsachse 2c auslösen könnte, verhindert. Die Klemmbacken 7 können mit Kunststoffeinsätzen ausgestattet sein, um Beschädigungen des Werkzeugs 2 zu verhindern.
Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform der Halteeinrichtung 4 wäre es auch möglich, dieselbe als eine Feststelleinrichtung für einen nicht dargestellten Antrieb des Werkzeugs 2, beispielsweise einen Elektromotor, auszubilden. Eine solche Feststelleinrichtung könnte auch eine in den Elektromotor integrierte Bremse sein.
Die in 5 detaillierter dargestellte Ausrichteinrichtung 5 weist wenigstens ein, im vorliegenden Fall zwei Positionierelemente 10 auf, die dafür vorgesehen sind, in das Schneidenteil 2a einzugreifen. Das Schneidenteil 2a weist in der vorliegenden Ausführungsform drei um jeweils 120° zueinander versetzt angeordnete Öffnungen 11 auf, in welche die Positionierelemente 10 eingreifen können. Die Ausrichteinrichtung 5 ist in den 3 und 4 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet.
In 5, die das Schneidenteil 2a im Schnitt zeigt, ist die Anordnung der Positionierelemente 10 der Ausrichteinrichtung 5 relativ zu dem Schneidenteil 2a dargestellt. Die Positionierelemente 10 sind im vorliegenden Fall keilförmig ausgeführt und können mittels denselben zugeordneten Pneumatikzylindern in Richtung zu dem Schneidenteil 2a hin und weg von demselben bewegt werden. Die Lage des Schneidenteils 2a um die Rotationsachse 2c des Werkzeugs 2 kann dadurch festgelegt werden, dass eines der Positionierelemente 10 in Richtung des Schneidenteils 2a bewegt wird. Dabei sind die Positionierelemente 10 so gegenüber dem Schneidenteil 2a angeordnet, dass es in keiner Lage des Schneidenteils 2a möglich ist, dass beide Positionierelemente 10 in jeweilige Öffnungen 11 desselben eingreifen können, und dass in jeder Lage des Schneidenteils 2a sichergestellt ist, dass eines der Positionierelemente 10 in eine der Öffnungen 11 eingreifen kann. Bei anderen Ausführungen des Schneidenteils 2a kann es daher erforderlich sein, dass die Positionierelemente 10 anders angeordnet sind und/oder dass mehr Positionierelemente 10 vorgesehen sind.
Wenn das Positionierelement 10 auf einen Wandabschnitt des Schneidenteils 2a, also nicht auf eine Öffnung 11, trifft, so wird das entsprechende Positionierelement 10 zurückbewegt und es wird ein anderes Positionierelement 10 in Richtung des Schneidenteils 2a bewegt. In dem in 5 dargestellten Beispiel würde das obere Positionierelement 10 auf eine Wandung des Schneidenteils 2a treffen, wohingegen das untere Positionierelement 10 in eine der Öffnungen 11 einfahren könnte. Es ist offensichtlich, dass durch die Keilform der Positionierelemente 10 eine bestimmte Lageorientierung des Schneidenteils 2a und damit des gesamten Werkzeugs 2 erreicht werden kann, wenn der Antrieb des Werkzeugs 2 im Leerlauf ist und demnach eine Rotation desselben um die Rotationsachse 2c erlaubt. Auf diese Weise kann die Ausrichteinrichtung 5 mithilfe der Positionierelemente 10 ein exaktes Ausrichten der Lage des Schneidenteils 2a und somit des gesamten Werkzeugs 2 um seine Rotationsachse 2c durchführen.
Des Weiteren weist die Ausrichteinrichtung 5 im vorliegenden Fall als Näherungssensoren 12 ausgebildete Mittel zum Feststellen der Winkelposition des Werkzeugs 2 auf. Die Näherungssensoren 12 können in an sich bekannter Weise feststellen, ob sich vor denselben eine der Öffnungen 11 oder eine Wandung des Schneidenteils 2a befindet. Dies ermöglicht es auch, dasjenige Positionierelement 10 zum Bewegen auf das Schneidenteil 2a hin auszuwählen, das in der Lage ist, in eine der Öffnungen 11 einzugreifen, so dass Kollisionen der Positionierelemente 10 mit der Wandung des Schneidenteils 2a vermieden werden können. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen der Mittel 12 zum Feststellen der Winkelposition des Werkzeugs 2 denkbar.
Die Wechseleinrichtung 6, die zum Lösen zumindest des Schneidenteils 2a von dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b und zum Anbringen eines anderen Schneidenteils 2a an dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b dient, ist insbesondere in 3 detailliert dargestellt. Diese weist wenigstens ein, im vorliegenden Fall zwei Eingriffselemente 13 auf, die zum Eingreifen in das Schneidenteil 2a dienen und dazu an die Form des jeweiligen Schneidenteils 2a angepasst sind. Zwischen dem Eingriffselement 13 und dem Schneidenteil 2a ist also ein Formschluss vorhanden. Im vorliegenden Fall greifen die Eingriffselemente 13 von der Unterseite in die zentrale Bohrung 2d des Werkzeugs 2, die sich auch in dem Schneidenteil 2a befindet, ein. Die Eingriffselemente 13 sind dabei an die Kontur des Schneidenteils 2a angepasst, so dass durch eine Rotation der Eingriffselemente 13 ein Lösen des Schneidenteils 2a von dem Werkzeug 2 erreicht werden kann. Entsprechend kann durch eine Rotation des jeweiligen Eingriffselements 13 in der entgegengesetzten Richtung ein anderes Schneidenteil 2a wieder mit dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b verbunden werden. Die Art und Weise dieser Rotation hängt von der Ausführung der Verbindung zwischen dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b und dem Schneidenteil 2a ab. Diese Verbindung wird zu einem späteren Zeitpunkt unter Bezugnahme auf mehrere Ausführungsbeispiele ausführlicher beschrieben.
Zur Ermöglichung der Rotation der Eingriffselemente 13 weist die Wechseleinrichtung 6 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Antriebseinrichtung 14 zum Rotieren des wenigstens einen Eingriffselements 13 auf. Die Antriebseinrichtung 14 ist im vorliegenden Fall als Elektromotor ausgebildet, der auf an sich bekannte Art und Weise mit dem jeweiligen Eingriffselement 13 verbunden sein kann.
Um das Eingriffselement 13 in und außer Eingriff mit dem Schneidenteil 2a bringen zu können, weist die Wechseleinrichtung 6 des Weiteren Mittel 15 zum Bewegen des wenigstens einen Eingriffselements 13 in Richtung der Rotationsachse 2c des Werkzeugs 2 auf. Diese Mittel 15 bewegen im vorliegenden Fall die gesamte Antriebseinrichtung 14 mit dem mit derselben verbundenen Eingriffselement 13 und weisen zwei jeweils als Pneumatikzylinder ausgebildete Federelemente 16 und 17 auf. Das Federelement 16 ist in der Lage, Kraft in Richtung der Rotationsachse 2c des Werkzeugs 2 aufzubringen. Des Weiteren ist ein ebenfalls als Pneumatikzylinder ausgebildetes Federelement 18 vorgesehen, dessen Funktion zu einem späteren Zeitpunkt erläutert wird. Statt des Pneumatikzylinders könnte auch eine Druckfeder als das Federelement 18 verwendet werden. Gegebenenfalls kann die Kraft bzw. die Federkonstante der Federelemente 16, 17 und/oder 18 einstellbar sein.
Des Weiteren weist die Wechseleinrichtung 6 eine Verschiebeeinrichtung 19 auf, mit der die Eingriffselemente 13 in einer Richtung senkrecht zu der Rotationsachse 2c des Werkzeugs 2, also in einer waagrechten Richtung, verschoben werden können. Die Verschiebeeinrichtung 19 weist im vorliegenden Fall einen weiteren Pneumatikzylinder 20 auf, der über eine Koppelstange 21 mit einer Auflage 22 verbunden ist, die sich zwischen den Eingriffselementen 13 und der Antriebseinrichtung 14 befindet und auf der die Eingriffselemente 13 aufgelegt werden können.
In den 6 bis 14 sind mehrere Zustände beim Austauschen des Schneidenteils 2a des Werkzeugs 2 dargestellt.
6 zeigt die Vorrichtung 1 in dem Zustand, in dem das Werkzeug 2 zu der Vorrichtung 1 bewegt wird. Die Vorrichtung 1 ist in dem Zustand von 6 demnach bereit, das Werkzeug 2 aufzunehmen. Hierzu ist die Halteeinrichtung 4 geöffnet, d. h. die beiden Klemmbacken 7 sind in einer voneinander beabstandeten Position angeordnet, so dass das Werkzeug 2 zwischen dieselben eingefahren werden kann.
In dem Zustand von 7 ist das Werkzeug 2 in die Halteeinrichtung 4 eingefahren, die Klemmbacken 7 der Halteeinrichtung 4 befinden sich jedoch noch immer in ihrem geöffneten Zustand. In dieser Stellung kann mittels der Ausrichteinrichtung 5 die Lage des Schneidenteils 2a und somit des gesamten Werkzeugs 2 um die Rotationsachse 2c ausgerichtet werden. Hierbei befinden sich die beiden Positionierelemente 10 jedoch noch außerhalb des Schneidenteils 2a.
Gemäß 8 wurde das Positionierelement 10 in eine der in dieser Figur nicht erkennbaren Öffnungen 11 in dem Schneidenteil 2a eingefahren und das Schneidenteil 2a und somit auch das Werkzeug 2 werden um die Rotationsachse 2c in die gewünschte Lage um die Rotationsachse 2c verdreht. Auch in diesem Zustand ist die Halteeinrichtung 4 noch geöffnet, um die Verdrehung des Werkzeugs 2 zu ermöglichen.
Anschließend fährt in dem in 9 dargestellten Schritt das Werkzeug 2 in Richtung seiner Rotationsachse 2c weiter in die Vorrichtung 1 ein, und zwar bis das Eingriffselement 13 in das Schneidenteil 2a eingreift. Die in dem in 8 dargestellten Schritt vorgenommene Lagepositionierung des Werkzeugs 2 um seine Rotationsachse 2c wird vorgenommen, um sicherzustellen, dass in dem nachfolgenden Schritt das Eingriffselement 13 korrekt in das Schneidenteil 2a einfahren kann. In diesem Zustand wird auch die Halteeinrichtung 4 geschlossen, indem die Klemmbacken 7 an das an dem Werkzeug 2 verbleibende Teil 2b angelegt und eine entsprechende Kraft aufgebracht wird. Des Weiteren beginnt in diesem Zustand das Rotieren des Eingriffselements 13 mittels der Antriebseinrichtung 14, so dass das Schneidenteil 2a von dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b gelöst wird. Wie bereits oben erwähnt, wird auf die möglichen Verbindungen zwischen dem Schneidenteil 2a und dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b zu einem späteren Zeitpunkt näher eingegangen.
In dem in den 1 bis 14 dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 wird der Einfachheit halber davon ausgegangen, dass das Schneidenteil 2a und das an dem Werkzeug 2 verbleibende Teil 2b mittels einer Gewindeverbindung miteinander verbunden sind.
In 10 ist der Zustand dargestellt, in dem das Schneidenteil 2a vollständig von dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b entfernt wurde. Mit anderen Worten, das Schneidenteil 2a ist in 10 nach dem Herausdrehen und Absenken dargestellt. Während das Herausdrehen bzw. Lösen des Schneidenteils 2a durch das Rotieren des Eingriffselements 13 mittels der Antriebseinrichtung 14 durchgeführt wird, erfolgt das Absenken gegen die Kraft des als Pneumatikzylinder ausgebildeten Federelements 16, wodurch ein Verkanten des Schneidenteils 2a gegenüber dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b verhindert wird.
In dem in 11 dargestellten Schritt wird die Antriebseinrichtung 14 von dem Eingriffselement 13 abgekoppelt, mit welchem das Schneidenteil 2a entfernt wurde. Das hierfür notwendige Absenken der Antriebseinrichtung 14 erfolgt mittels des Federelements 18, das mit der Antriebseinrichtung 14 verbunden ist.
12 zeigt denselben Zustand wie 11, jedoch in einer um 90° gedrehten Ansicht. Dadurch ist die Lage der beiden Eingriffselemente 13 gegenüber dem Werkzeug 2 erkennbar. In dem Zustand gemäß 12 befindet sich also weiterhin das in den vorherigen Schritten von dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b abgenommene Schneidenteil 2a unterhalb des an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teils 2b. In einer nicht dargestellten Ausführungsform sind auch mehr als zwei Eingriffselemente 13 denkbar. Diese könnten gegebenenfalls auch um eine Rotationsachse verdreht statt in waagrechter Richtung verschoben werden.
In dem in 13 dargestellten Schritt wurde mittels der Verschiebeeinrichtung 19 das das neue Schneidenteil 2a haltende Eingriffselement 13 unter das Werkzeug 2 gefahren. Des Weiteren wurde die Antriebseinrichtung 14 durch eine entsprechende Betätigung des Pneumatikzylinders bzw. Federelements 18 mit dem Eingriffselement 13 gekoppelt.
14 zeigt den letzten Schritt beim Austauschen des Schneidenteils 2a des rotierenden Werkzeugs 2. Hierbei wurde, durch eine entsprechende Betätigung der Antriebseinrichtung 14, das neue Schneidenteil 2a mit dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b verbunden. Dabei wird die Antriebseinrichtung 14 von dem als Pneumatikzylinder ausgebildeten Federelement 16 unterstützt, so dass eine ausreichende Kraft in Richtung der Rotationsachse 2c wirkt, um das Schneidenteil 2a an dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b befestigen zu können. Das Federelement 16 ist über ein Koppelelement 23 mit der Antriebseinrichtung 14 verbunden.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 1 wäre es möglich, eine nicht dargestellte Spindel, die einen Teil des Antriebs des Werkzeugs 2 darstellt, gesteuert auszuführen. Mittels einer derartigen gesteuerten Spindel wäre es möglich, die Drehbewegung zum Lösen des Schneidenteils 2a durch die Spindel auszuführen. Das Eingriffselement 13 könnte in diesem Fall starr ausgeführt sein. Des Weiteren könnte dabei auf die Halteeinrichtung 4 verzichtet werden, da die Relativbewegung zwischen dem Schneidenteil 2a und dem Werkzeug 2 durch das Werkzeug 2 bzw. die dasselbe antreibende Spindel übernommen werden würde. Im Prinzip stellt eine solche Ausführungsform eine kinematische Umkehr der oben beschriebenen Ausführungsform dar. Auch die Relativbewegung zwischen dem Eingriffselement 13 und dem Werkstück 2 in Richtung der Rotationsachse 2c könnte von einer solchen gesteuerten Spindel übernommen werden, wodurch auch auf eine Bewegung des Eingriffselements 13 in Richtung der Rotationsachse 2c verzichtet werden könnte.
Die 15 bis 22 zeigen verschiedene Ausführungsformen des Werkzeugs 2. Bei dem Werkzeug 2 handelt es sich, wie bereits oben erwähnt, um ein hohles Fräswerkzeug zur Bearbeitung von Werkstücken aus Kunststoff, das das auswechselbare Schneidenteil 2a und das an dem Werkzeug 2 verbleibende Teil 2b aufweist. Bei der Ausführungsform von 15 sind mehrere Ausführungen des Schneidenteils 2a dargestellt, mit denen unterschiedliche Bearbeitungen an dem Werkstück vorgenommen werden können. Selbstverständlich sind jedoch noch viele weitere Ausführungen von Schneidenteilen 2a und entsprechend angepasste Ausführungen des an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teils 2b denkbar.
Bei sämtlichen hier beschriebenen Ausführungsformen weisen das Schneidenteil 2a und das an dem Werkzeug 2 verbleibende Teil 2b jeweilige miteinander korrespondierende Schrägflächen 24 und 25 auf, wobei die Schrägfläche 24 dem Schneidenteil 2a und die Schrägfläche 25 dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b zugeordnet ist. Des Weiteren weisen bei den hierin beschriebenen Ausführungsformen das Schneidenteil 2a und das an dem Werkzeug 2 verbleibende Teil 2b jeweilige miteinander korrespondierende, von den Schrägflächen 24 und 25 beabstandete Passflächen 26 und 27 auf, die ein sehr geringes Spiel zueinander aufweisen. Dadurch wird eine exakte Zentrierung und Führung des Schneidenteils 2a gegenüber dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b erreicht.
Die Schrägfläche 24 befindet sich im vorliegenden Fall an dem dem Teil 2b zugewandten Ende des Schneidenteils 2a, so dass durch den Kontakt der Schrägfläche 24 mit der Schrägfläche 25 eine Vorzentrierung stattfindet und ein exaktes Einführen des Schneidenteils 2a in das an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b gewährleistet ist. Die exakte Führung ergibt sich dann beim weiteren Einführen des Schneidenteils 2a in das an dem Werkzeug 2 verbleibende Teil 2b durch die beiden zylindrischen Passflächen 26 und 27, die den maximal möglichen Abstand von den Schrägflächen 24 und 25 aufweisen.
Wie bereits erwähnt weisen sämtliche der hierin beschriebenen Ausführungsformen des Werkzeugs 2 die miteinander korrespondierenden Schrägflächen 24 und 25 sowie die miteinander korrespondierenden Passflächen 26 und 27 auf.
Die Unterschiede der drei hierin beschriebenen Ausführungsformen des Werkzeugs 2 liegen in der Art der Verbindung des Schneidenteils 2a mit dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b.
Bei der in den 15 und 16 dargestellten Ausführungsform des Werkzeugs 2 weist das Schneidenteil 2a ein Außengewinde 28 und das an dem Werkzeug 2 verbleibende Teil 2b ein Innengewinde 29 auf. Durch das Außengewinde 28 und das Innengewinde 29 ist also eine Gewindeverbindung gegeben, mit der das Schneidenteil 2a an dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b verbunden und von demselben gelöst werden kann. Dies ist auf einfache Weise durch die Rotation des in den 15 und 16 ebenfalls dargestellten Eingriffselements 13 mit Hilfe der Antriebseinrichtung 14 möglich.
Bei der in den 17, 18 und 19 dargestellten Ausführungsform erfolgt die Verbindung des Schneidenteils 2a mit dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b mittels einer Bajonettverbindung. Die Bajonettverbindung weist dabei mehrere an dem Schneidenteil 2a angebrachte Zapfen 30 sowie jeweilige, in dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b vorgesehene Nuten 31 auf. Durch Einführen der Zapfen 30 des Schneidenteils 2a in die Nuten 31 des an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teils 2b erfolgt demnach die Befestigung des Schneidenteils 2a an dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b. Wie bei einer üblichen Gewindeverbindung, beispielsweise der in den 15 und 16 beschriebenen Gewindeverbindung, erfolgt das Verriegeln des Schneidenteils 2a an dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b durch eine Drehung des Schneidenteils 2a im Uhrzeigersinn. Das Lösen des Schneidenteils 2a von dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b erfolgt dementsprechend im Gegenuhrzeigersinn. Zur Erzeugung dieser Drehbewegung des Schneidenteils 2a gegenüber dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b wird wiederum das Eingriffselement 13 sowie die dasselbe rotierende Antriebseinrichtung 14 verwendet.
In 19 sind verschiedene Zustände bei der Bewegung des Schneidenteils 2a relativ zu dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b dargestellt, wenn das Schneidenteil 2a an dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b befestigt wird.
In den 20, 21 und 22 ist eine weitere Möglichkeit zur Verbindung des Schneidenteils 2a mit dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b dargestellt. Dabei handelt es sich um eine Rastkugelverbindung, die mehrere dem Schneidenteil 2a zugeordnete Rastkugeln 32 und eine in dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b angeordnete Nut 33 aufweist.
Wie in 22 dargestellt, lässt sich bei dieser Ausführungsform durch eine Bewegung des Schneidenteils 2a in Richtung der Rotationsachse 2c des Werkzeugs 2 zu dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b hin ein Einführen des Schneidenteils 2a in das an dem Werkzeug 2 verbleibende Teil 2b erreichen. Wenn bei dieser Bewegung die Rastkugeln 32 in die Nut 33 einrasten, ergibt sich eine Verriegelung des Schneidenteils 2a an dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b. Bei dieser Ausführungsform ist somit keine Rotation des auch hier vorhandenen Eingriffselements 13, mit dem das Schneidenteil 2a bewegt wird, erforderlich. Das Lösen der Rastkugeln 32 aus der Nut 33 kann auf an sich bekannte Art und Weise erfolgen.
Zusätzlich zu den hier dargestellten Verbindungsmöglichkeiten zwischen dem Schneidenteil 2a und dem an dem Werkzeug 2 verbleibenden Teil 2b sind auch noch andere Möglichkeiten vorstellbar.

Claims

Vorrichtung (1) zum Austauschen zumindest einen Schneidenteils (2a) eines rotierenden Werkzeugs (2), insbesondere eines Fräswerkzeugs (2), insbesondere eines hohlen Fräswerkzeugs zur Bearbeitung von Werkstücken aus Kunststoff, mit einer Ausrichteinrichtung (5) zum Ausrichten einer Lage des Schneidenteils (2a) um eine Rotationsachse (2c) des Werkzeugs (2) und mit einer Wechseleinrichtung (6) zum Lösen zumindest des Schneidenteils (2a) von einem an dem Werkzeug (2) verbleibenden Teil (2b) und zum Anbringen eines anderen Schneidenteils (2a) an dem an dem Werkzeug (2) verbleibenden Teil (2b).
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Halteeinrichtung (4) zum Halten des am dem Werkzeug (2) verbleibenden Teils (2b).
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (4) als schwimmend gelagerte Klemmeinrichtung ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (4) eine Feststelleinrichtung für einen Antrieb des Werkzeugs (2) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechseleinrichtung (6) wenigstens ein Eingriffselement (13) zum Eingreifen in das Schneidenteil (2a) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechseleinrichtung (6) eine Antriebseinrichtung (14) zum Rotieren des wenigstens einen Eingriffselements (13) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechseleinrichtung (6) Mittel (15) zum Bewegen des wenigstens einen Eingriffselements (13) in Richtung der Rotationsachse (2c) des Werkzeugs (2) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (15) zum Bewegen des wenigstens einen Eingriffselements (13) in Richtung der Rotationsachse (2c) des Werkzeugs (2) ein Federelement (16) zum Aufbringen von Kraft in Richtung einer Rotationsachse (2c) des Werkzeugs (2) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechseleinrichtung (6) zwei mittels einer Verschiebeeinrichtung (19) gegenüber dem Werkzeug (2) verschiebliche Eingriffselemente (13) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichteinrichtung (5) wenigstens ein Positionierelement (10) zum Positionieren des auszutauschenden Schneidenteils (2a) in einer bestimmten Lage um die Rotationsachse (2c) des Werkzeugs (2) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichteinrichtung (5) Mittel (12) zum Feststellen der Winkelposition des Werkzeugs (2) um die Rotationsachse (2c) aufweist.
Hohles Fräswerkzeug (2) zur Bearbeitung von Werkstücken aus Kunststoff, mit einem auswechselbaren Schneidenteil (2a) und mit einem am dem Werkzeug (2) verbleibenden Teil (2b), wobei das Schneidenteil (2a) und das am dem Werkzeug (2) verbleibenden Teil (2b) jeweilige miteinander korrespondierende Schrägflächen (24,25) aufweisen, und wobei das Schneidenteil (2a) und das am dem Werkzeug (2) verbleibenden Teil (2b) jeweilige miteinander korrespondierende, von den Schrägflächen (24,25) beabstandete Passflächen (26,27) aufweisen.
Hohles Fräswerkzeug (2) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidenteil (2a) und das am dem Werkzeug (2) verbleibende Teil (2b) mittels einer Gewindeverbindung (28,29), mittels einer Bajonettverbindung (30,31) oder mittels einer Rastkugelverbindung (32,33) miteinander verbunden sind.