DE102018121629A1

DE102018121629A1 - Axial und radial nachgebendes entgratungswerkzeug

Info

Publication number: DE102018121629A1
Application number: DE102018121629.7A
Authority: DE
Inventors: Tucker Sweet; Douglas K. Lawson
Original assignee: ATI Industrial Automation Inc
Current assignee: ATI Industrial Automation Inc
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2018-09-05
Publication date: 2019-03-21
Anticipated expiration: 2038-09-06
Also published as: US10814407B2; DE102018121629B4; US20190084056A1

Abstract

Ein axial und radial nachgebendes Entgratungswerkzeug (10) hält eine kommerziell verfügbare Endwerkzeughalterung (18), welche wiederum eine Vielzahl von kommerziell verfügbaren austauschbaren Entgratungsendwerkzeugen hält, wie beispielsweise diejenigen, welche kommerziell für den Markt der manuellen Entgratung verfügbar sind. Das axial und radial nachgebende Entgratungswerkzeug (10) weist eine axiale Nachgiebigkeit abhängig von einer äußeren Kraft auf, indem es einer Längsmanschette (21), welche die Endwerkzeughalterung (18) hält, ermöglicht wird, sich entlang einer Längsachse (22) des Werkzeugs (10) gegen eine Vorspannkraft in Längsrichtung zu bewegen. Das axial und radial nachgebende Entgratungswerkzeug (10) weist eine radiale Nachgiebigkeit abhängig von einer äußeren Kraft durch eine Wechselwirkung zwischen einem Nockenkontaktteil (26) und einer konkaven Nockenfläche (44), welche beide unter der Vorspannkraft stehen, auf und ist damit betriebsfähig sind, um die Längsmanschette (21), welche die Endwerkzeughalterung (18) hält, in eine zentrierte, ausgefahrene Position bei Abwesenheit von äußeren Kräften zurückkehren zu lassen.

Description

Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Entgratungswerkzeuge für eine automatisierte Einrichtung und insbesondere ein axial und radial nachgebendes Entgratungswerkzeug, welches betriebsfähig ist, um austauschbare Entgratungsendwerkzeuge aufzunehmen, welche kommerziell in dem Markt für manuelle Entgratungswerkzeuge verfügbar sind.
Hintergrund
Industrielle Roboter und eine entsprechende automatisierte Einrichtung, wie beispielsweise von einem Computer numerisch gesteuerte Maschinen (Computer Numeric Controlled (CNC) machines) sind ein allgemeiner und unverzichtbarer Teil der modernen Fertigung. Eine automatisierte Einrichtung führt Routineaufgaben und sich wiederholende Aufgaben unermüdlich in feindlichen Umgebungen und mit einer hohen Präzision und Wiederholbarkeit aus. Solche Aufgaben umfassen das Entgraten der Kanten von bearbeiteten oder gegossenen Teilen oder die entsprechende Aufgabe eines Wegschneidens von Material von spritzgegossenen oder blasgeformten Teilen. Herkömmlicherweise wird das Entgraten oder ZurechtSchneiden per Hand durchgeführt. Es ist bekannt, einen Roboterarm einzusetzen, welcher an einem Entgratungs- oder Schneide-Werkzeug angebracht ist, und welcher programmiert ist, um einer Bahn um die Kante eines entsprechenden Teils oder Objekts zu folgen, welches zu entgraten oder zu schneiden ist. Der Begriff „Entgraten“, wie er hier verwendet wird, soll breit ausgelegt werden, so dass er Schleifen, Feilen, Polieren, Schneiden, Zurechtschneiden bzw. Trimmen und ähnliche Nachbearbeitungsarbeiten umfasst.
Es gibt einige Schwierigkeiten, welche normalerweise mit dem Einsatz von automatisch gesteuerten Entgratungswerkzeugen im Zusammenhang stehen. Da die programmierte Bahn eines Roboterarms im Wesentlichen aus einer Reihe von inkrementelle Schritten besteht, stimmt die Bahn des automatisch gesteuerten Entgratungswerkzeugs nicht genau mit der Form oder den Konturen der zu entgratenden Oberfläche überein. Darüber hinaus kann die Kante oder die Oberfläche eines Werkstücks Vertiefungen oder Hohlräume aufweisen, welche die Bahn und die Schnittkraft des Roboterwerkzeugs beeinflussen. Ein Vorsprung kann die Schnittfläche des Entgratungswerkzeugs aus seiner programmierten Bahn werfen und kann folglich zu einem Anstieg bei der Schnittkraft führen. Die erhöhte Schnittkraft kann dazu führen, dass das Entgratungswerkzeug zu tief in die Fläche schneidet. Darüber hinaus kann die erhöhte Schnittkraft zu einer Beschädigung der Schnittfläche des Werkzeugs führen. Eine Vertiefung kann andererseits dazu führen, dass das Entgratungswerkzeug von der zu entgratenden Oberfläche getrennt wird oder von dieser abweicht. Die Trennung der Schnittfläche des Werkzeugs von der zu entgratenden Oberfläche verhindert das Entgraten dieses Abschnitts des Teils oder Werkstücks. Daher wird die Gesamtqualität des Produkts, welches entgratet wird, beeinflusst.
Zusätzlich zu Variationen hinsichtlich eines Teils gibt es Variationen hinsichtlich von Befestigungen. Befestigungen sind Strukturen, welche die Teile halten, während die Teile einem Entgraten unterzogen werden. Befestigungen sind entworfen, um die Teile so zu halten, dass die zu entgratende Oberfläche mit der programmierten Bahn des Entgratungswerkzeugs ausgerichtet ist. Typischerweise weisen diese Befestigungen jedoch Variationen auf, und die Variationen führen dazu, dass die Flächen der zu entgratenden Teile falsch mit der programmierten Bahn des Entgratungswerkzeugs ausgerichtet sind.
Aufgrund dieser bekannten Probleme mit automatisierten Entgratungsvorgängen werden viele Entgratungsaufgaben manuell ausgeführt. Im Gegensatz zu Robotern erfassen Menschen sowohl visuelle Hinweise als auch fühlbare Rückmeldungen und nehmen Störstellen der Oberfläche und falsch ausgerichtete Befestigungen als Selbstverständlichkeit hin. Jedoch würde die Überwindung der Probleme, welche einem automatisierten Entgraten zugeordnet sind, zu den bekannten Vorteilen der Automatisierung, wie beispielsweise Geschwindigkeit, Genauigkeit, Präzision, Wiederholbarkeit, Unermüdlichkeit und einem Betrieb in feindlichen Umgebungen, des Entgratungsvorgangs führen.
Ein Ansatz, um diese Probleme zu adressieren, ist eine Nachgiebigkeit bei dem automatisierten Entgratungswerkzeug. Die Nachgiebigkeit kompensiert Fehler in der Bahn und Variationen hinsichtlich der Teile und Befestigungen, indem eine eingeschränkte Bewegung des Werkzeugs erlaubt ist, während eine akzeptable Schnittkraft beibehalten wird. Auf diese Weise können Variationen bei der Fläche, welche zu entgraten ist, oder Ungenauigkeiten bei der programmierten Bahn, welche innerhalb der Grenzen der Nachgiebigkeit liegen, akzeptiert werden und eine Beschädigung der Schnittfläche des Werkzeugs und des bearbeiteten Produkts minimiert werden.
Der Hintergrundabschnitt dieses Dokuments ist vorhanden, um die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in einen technologischen und betrieblichen Kontext zu bringen, um den Fachmann beim Verstehen ihrer Umfänge und ihrer Nutzen zu unterstützen. Wenn es nicht explizit als solches identifiziert ist, soll kein Merkmal als Stand der Technik angesehen werden, nur da es in dem Hintergrundabschnitt vorhanden ist.
Zusammenfassung
Im Folgenden wird eine vereinfachte Zusammenfassung der Offenbarung präsentiert, um dem Fachmann ein grundsätzliches Verständnis bereitzustellen. Diese Zusammenfassung ist kein ausführlicher Überblick der Offenbarung und soll nicht dazu dienen, Schlüsselelemente bzw. kritische Elemente der Ausführungsformen der Erfindung zu identifizieren oder den Umfang der Erfindung abzugrenzen. Der einzige Zweck dieser Zusammenfassung ist, einige hier offenbarte Konzepte in einer vereinfachten Form als einen Auftakt für die detailliertere Beschreibung, welche später präsentiert wird, zu offenbaren.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, welche hier beschrieben und beansprucht werden, hält ein axial und radial nachgebendes Entgratungswerkzeug eine kommerziell verfügbare Endwerkzeughalterung, welche wiederum eine Auswahl von kommerziell verfügbaren austauschbaren Entgratungsendwerkzeugen hält, wie sie beispielsweise kommerziell für den Markt des manuellen Entgratens verfügbar sind. Das axial und radial nachgebende Entgratungswerkzeug weist abhängig von einer äußeren Kraft eine axiale Nachgiebigkeit auf, indem einer Längsmanschette, welche die Endwerkzeughalterung hält, ermöglicht wird, sich in Längsrichtung entlang einer Längsachse des Werkzeugs gegen eine Vorspannkraft zu bewegen. Das axial und radial nachgebende Entgratungswerkzeug weist abhängig von einer äußeren Kraft eine radiale Nachgiebigkeit auf durch eine Wechselwirkung zwischen einem Nockenkontaktteil und einer konkaven Nockenfläche, welche beide unter der Vorspannkraft stehen und damit betriebsfähig sind, um die kommerziell verfügbare Endwerkzeughalterung in eine mittige, verlängerte Position bei Abwesenheit der äußeren Kräfte zurückkehren zu lassen.
Eine Ausführungsform betrifft ein axial und radial nachgebendes Entgratungswerkzeug. Das Entgratungswerkzeug weist ein Gehäuse mit einer Längsachse und einer Längsmanschette auf, welche betriebsfähig ist, um eine Endwerkzeughalterung zu halten, welche betriebsfähig ist, um ein austauschbares Entgratungsendwerkzeug zu halten. Das Entgratungswerkzeug weist auch eine Schwenkmanschette, welche betriebsfähig ist, um gleitend die Längsmanschette zu halten, und eine Schwenkfederung, welche die Schwenkmanschette mit der Vorderseite des Gehäuses verbindet, auf. Die Schwenkfederung ist betriebsfähig, um der Schwenkmanschette zu ermöglichen, um die Längsachse in allen radialen Richtungen geschwenkt zu werden. Das Entgratungswerkzeug weist darüber hinaus ein Nockenkontaktteil und einen Nockenklotz mit einer konkaven Nockenfläche auf. Das Nockenkontaktteil oder der Nockenklotz ist an der Längsmanschette befestigt. Das andere von dem Nockenkontaktteil und dem Nockenklotz ist gleitend in dem Gehäuse angebracht und weg von einer Rückseite des Gehäuses vorgespannt. Dieses Element ist betriebsfähig, um eine axiale Nachgiebigkeit bereitzustellen, indem es sich abhängig von einer äußeren axialen Kraft, welche auf die Längsmanschette ausgeübt wird, entlang der Längsachse bewegt. Das Element ist auch betriebsfähig, um eine radiale Nachgiebigkeit bereitzustellen, indem es sich abhängig von einer Wechselwirkung zwischen dem Nockenkontaktteil und der konkaven Nockenfläche entlang der Längsachse bewegt, wenn die Längsmanschette aus einer Ausrichtung mit der Längsachse unter einer äußeren Kraft geschwenkt wird.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird nun im Folgenden mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen, in welchen Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind, genauer beschrieben. Diese Erfindung soll jedoch nicht als beschränkt auf die hier dargelegten Ausführungsformen angesehen werden. Stattdessen werden diese Ausführungsformen bereitgestellt, damit diese Offenbarung durchgängig und vollständig ist, und der Umfang der Erfindung dem Fachmann vollständig übermittelt wird. Ähnliche Bezugszeichen bezeichnen durchweg ähnliche Elemente.

1 ist eine Perspektivdarstellung einer ersten Ausführungsform eines axial und radial nachgebenden Entgratungswerkzeugs.
2 ist eine Querschnittsansicht des axial und radial nachgebenden Entgratungswerkzeugs der 1 in einer Grundposition.
3 ist eine Querschnittsansicht des axial und radial nachgebenden Entgratungswerkzeugs der 1, wobei es axial nachgibt.
4 ist eine Querschnittsansicht des axial und radial nachgebenden Entgratungswerkzeugs der 1, wobei es radial nachgibt.
5 ist eine Querschnittsansicht des axial und radial nachgebenden Entgratungswerkzeugs der 1, wobei es sowohl axial als auch radial nachgibt.
6 ist eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform eines axial und radial nachgebenden Entgratungswerkzeugs.

Detaillierte Beschreibung
Zur Vereinfachung und zu darstellerischen Zwecken wird die vorliegende Erfindung hauptsächlich mit Bezug zu einer beispielhaften Ausführungsform davon beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein vollständiges Verständnis der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Der Fachmann erkennt jedoch leicht, dass die vorliegende Erfindung ohne Beschränkung auf diese spezifischen Details ausgeführt werden kann. In dieser Beschreibung werden gut bekannte Verfahren und Strukturen nicht im Detail beschrieben, um so die vorliegende Erfindung nicht unnötigerweise zu verschleiern.
Wie vorab erwähnt ist, ist Entgraten typischerweise ein manueller Vorgang. Dementsprechend sind eine große Vielzahl von austauschbaren Entgratungsendwerkzeugen und Endwerkzeughalterungen, welche ihre Montage in einem Griffstück ermöglichen, für manuelle Entgratungsvorgänge hergestellt worden und kommerziell verfügbar. Ein Beispiel für kommerziell verfügbare Entgratungsendwerkzeuge ist die SHAVIV-Linie von Entgratungs-Klingen und Abstreifern, welche von VARGUS von Nahariya, Israel verfügbar sind. Andere sind die Klingen, Senker, Abstreifer, Schnittwerkzeuge und Keramikwerkzeuge, welche für die NOGA-Entgratungswerkzeuge, verfügbar von Noga Engineering, Inc. von Shlomi, Israel, verfügbar sind. Diese Entgratungs-Klingen, Abstreifer und Ähnliches existieren in einer großen Auswahl von Formen und Größen. Sie umfassen im Allgemeinen ein Werkzeug (eine Klinge, einen Abstreifer, usw.), welches in eine Endwerkzeughalterung eingefügt ist. Die Endwerkzeughalterung umfasst eine Welle mit Rippen, welche in einer ebenen Oberfläche davon ausgebildet sind. Die Endwerkzeughalterung ist entworfen, um entfernbar in Entgratungswerkzeug-Griffe eingeführt zu werden, und wird durch verschiedene Arretierungsmechanismen in solchen Griffen sicher gehalten, welche mit den Rippen in Eingriff kommen, die auf der Welle der Endwerkzeughalterung ausgebildet sind. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist ein radial und axial nachgebendes Entgratungswerkzeug, welches durch einen Roboterarm, eine CNC-Maschine oder eine andere automatisierte Einrichtung bedient werden kann, entworfen, um die gewaltige Anzahl von austauschbaren Entgratungsendwerkzeugen aufzunehmen und zusammen mit ihren Endwerkzeughalterungen einzusetzen, welche in dem Markt für manuelles Entgraten verfügbar sind. Dies erhöht die Flexibilität des radial und axial nachgebenden Entgratungswerkzeugs und erhöht die Anzahl von Anwendungen, für welche es vorteilhafterweise eingesetzt werden kann.
1 stellt eine erste Ausführungsform eines axial und radial nachgebenden Entgratungswerkzeugs 10 dar. Das Entgratungswerkzeug 10 umfasst ein Gehäuse 12, in welches eine kommerziell verfügbare Endwerkzeughalterung 18 eingesetzt ist. Bei dieser Ausführungsform ist das Gehäuse 12 im Allgemeinen zylindrisch, obwohl diese Form nicht einschränkend zu verstehen ist. Das Gehäuse 12 weist eine Vorderseite 14 und eine Rückseite 16 auf. Die Endwerkzeughalterung 18 erstreckt sich teilweise von der Vorderseite 14 des Gehäuses 12. Die Endwerkzeughalterung 18 ist betriebsfähig, um ein austauschbares Entgratungsendwerkzeug zu halten, welches in eine zentrale Bohrung 20 in der Endwerkzeughalterung 18 eingeführt ist. Die Endwerkzeughalterung 18 (und die Bohrung 20) ist in der in 1 dargestellten Grundposition mit einer Längsachse 22 des Roboter-Entgratungswerkzeugs 10 ausgerichtet.
Wie vorab erwähnt ist, ist, um die Einsatzmöglichkeiten zu erhöhen und die Kosten des axial und radial nachgebenden Entgratungswerkzeugs 10 zu amortisieren, eine Bohrung 20 in der Endwerkzeughalterung 18 ausgelegt und geformt, um die Wellen von einer großen Anzahl von kommerziell verfügbaren austauschbaren Entgratungsendwerkzeugen aufzunehmen. Bei einer Ausführungsform weist das Entgratungswerkzeug 10 einen auf einer Arretierung basierenden Endwerkzeug-Verriegelungsmechanismus 24 auf, welcher betriebsfähig ist, um eine Endwerkzeughalterung 18 fest zu halten. Der auf einer Arretierung basierende Endwerkzeug-Verriegelungsmechanismus 24 ermöglicht, dass die Endwerkzeughalterung 18 in einer Vielzahl von Positionen entlang der Längsachse 22 positionierbar ist.
Um Entgratungsvorgänge bei Teilen mit hervorragenden Teilen oder Vertiefungen, bei Befestigungen mit einer ungenauen Form oder Ausrichtung und/oder bei ähnlichen Problemen mit automatisierten Entgratungsvorgängen zu ermöglichen, ist die Endwerkzeughalterung 18 bezüglich des Gehäuses 12 sowohl in der axialen als auch in der radialen Richtung nachgiebig.
Wie es hier verwendet wird, bedeutet axiale Nachgiebigkeit, dass die Endwerkzeughalterung 18 betriebsfähig ist, um sich unter einer äußeren Kraft, welche auf ein austauschbares Entgratungsendwerkzeug, das in der Endwerkzeughalterung 18 befestigt ist, ausgeübt wird, entlang der Längsachse 22 zu der Rückseite 16 des Gehäuses 12 zu bewegen. Die äußere Kraft kann die Kraft umfassen, welche durch ein Werkstück auf das austauschbare Entgratungsendwerkzeug abhängig von einem Roboter oder einer anderen automatisierten Einrichtung, welche das Roboter-Entgratungswerkzeug 10 zu und in Kontakt mit dem Werkzeug bewegt, ausgeübt wird. Wenn die äußere Kraft nicht mehr vorhanden ist, kehrt die Endwerkzeughalterung 18 in ihre teilweise sich erstreckende bzw. ausgefahrene Position bezüglich des Gehäuses 12 zurück, welche hier auch als Grundposition bezeichnet wird, wie es in 2 dargestellt ist.
2 stellt eine Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform des axial und radial nachgebenden Entgratungswerkzeugs 10 der 1 dar. Eine axiale Nachgiebigkeit wird durch eine Wechselwirkung der Endwerkzeughalterung 18, der Längsmanschette 21, des Nockenkontaktteils 26, des Nockenklotzes 28, der Vorspannfeder 30 und der Federkraft-Einstellungskappe 32 bewerkstelligt. Die Endwerkzeughalterung 18 ist in einer Längsmanschette 21 angeordnet. Die Längsmanschette 21, welche die Endwerkzeughalterung 18 enthält, ist gleitend in einer Schwenkmanschette 36 angebracht. Dies ermöglicht, dass sich die Längsmanschette 21 und damit die Endwerkzeughalterung 18 entlang der Längsachse 22 bewegen kann. Das Nockenkontaktteil 26 wird durch einen Nockenkontaktteil-Halterungsklotz 34 gehalten, welcher an der Rückseite der Längsmanschette 21 befestigt ist. Die vorderste, standardmäßige Position der Längsmanschette 21 und damit der Endwerkzeughalterung 18 wird durch den Nockenkontaktteil-Halterungsklotz 34 definiert, welcher die Schwenkmanschette 36 berührt.
Das Nockenkontaktteil 26 kontaktiert einen Nockenklotz 28, welcher gleitend in dem Gehäuse 12 angebracht ist und betriebsfähig ist, um sich entlang der Längsachse 22 zu bewegen. Der Nockenklotz 28 wird zu der Vorderseite 14 des Gehäuses 12 durch eine Vorspannkraft vorgespannt, welche (in der dargestellten Ausführungsform) durch eine Vorspannfeder 30 bereitgestellt wird. Bei anderen Ausführungsformen kann die Vorspannkraft durch einen pneumatisch oder hydraulisch angetriebenen Kolben, durch einen Magneten, durch eine Schwingspule, durch pneumatisch künstliche Muskeln (Pneumatic Artificial Muscles (PAM)) oder durch einen anderen eine axiale Kraft herstellenden Mechanismus, welcher nach dem Stand der Technik bekannt ist, bereitgestellt werden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Vorspannfeder 30 zu der Rückseite 16 des Gehäuses 12 in einer Federkraft-Einstellungskappe 32 platziert. An dem anderen Ende ist die Vorspannfeder 30 gegen einen Flansch 38, welcher auf dem Nockenklotz 28 ausgebildet ist, platziert.
3 stellt das axial und radial nachgebende Entgratungswerkzeug 10 bei vollständiger axialer Nachgiebigkeit dar, wobei eine äußere Kraft die Endwerkzeughalterung 18 in dem Gehäuse 12 gegen die Kraft der Vorspannfeder 30 auslenkt. Die Vorspannfeder 30 wird komprimiert und der Nockenklotz 28, das Nockenkontaktteil 26, der Nockenkontaktteil-Halterungsklotz 34 und die Längsmanschette 21, welche die Endwerkzeughalterung 18 hält, sind alle gegenüber ihrer Grundposition zu der Rückseite 16 des Gehäuses 12 versetzt.
Bei der Ausführungsform ist die axiale Auslenkkraft zumindest teilweise einstellbar. Insbesondere ist bei der dargestellten Ausführungsform die Außenfläche der Federkraft-Einstellungskappe 32 mit einem Gewinde versehen und ein entsprechender Abschnitt der Innenfläche des Gehäuses 12 ist mit einem Gewinde versehen. Eine sechsseitige (oder anders geformte) Aufnahme 33 in der Rückseite der Federkraft-Einstellungskappe 32 nimmt ein entsprechendes Werkzeug auf, welches durch eine Bohrung 40 in dem Gehäuse 12 eingeführt wird, um die Federkraft-Einstellungskappe 32 zu drehen. Dies stellt die „Vorlast“-Kraft bezüglich der Vorspannfeder 30 ein, indem die axiale Position der Federkraft-Einstellungskappe 32 in dem Gehäuse 12 verändert wird. Der Fachmann erkennt leicht, dass andere Vorspannkraft-Einstellmechanismen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung möglich sind.
Wie es hier verwendet wird, bedeutet die radiale Nachgiebigkeit, dass die Endwerkzeughalterung 18 betriebsfähig ist, um aus einer Ausrichtung mit der Längsachse 22 in jede radiale Richtung unter einer äußeren Kraft geschwenkt zu werden, welche auf ein austauschbares Entgratungsendwerkzeug ausgeübt wird, welches in der Endwerkzeughalterung 18 befestigt ist. Die äußere Kraft kann die Kraft umfassen, welche auf das axial und radial nachgebende Entgratungswerkzeug 10 durch ein Werkstück abhängig von einem Roboter oder einer anderen automatisierten Einrichtung ausgeübt wird, welche das axial und radial nachgebende Entgratungswerkzeug 10 gegen das Werkstück bewegt. Wenn die äußere Kraft nicht mehr vorhanden ist, kehrt die Endwerkzeughalterung 18 in ihre mittige Position bezüglich des Gehäuses 12, welche hier auch als die Grundposition bezeichnet wird, zurück - das heißt, sie ist mit der Längsachse 22 ausgerichtet - wie es in 2 dargestellt ist.
4 stellt das axial und radial nachgebende Entgratungswerkzeug 10 bei vollständiger radialer Nachgiebigkeit dar, wobei eine äußere Kraft die Endwerkzeughalterung 18 seitlich auslenkt, was bewirkt, dass sie und die Längsmanschette 21 aus einer Ausrichtung mit der Längsachse 22 geschwenkt werden. Die Schwenkmanschette 36 ist mit dem Gehäuse 12 an der Vorderseite 14 davon durch eine Schwenkfederung 42 verbunden. Die Schwenkfederung 42 ermöglicht, dass die Schwenkmanschette 36 (und damit die Längsmanschette 21 und die Endwerkzeughalterung 18) in jede radiale Richtung geschwenkt werden kann. Bei einer Ausführungsform umfasst die Schwenkfederung 42 einen zweiachsigen Kardanrahmen, wobei dies nicht einschränkend ist.
Da ein austauschbares Entgratungsendwerkzeug und damit die Vorderseite der Endwerkzeughalterung 18 in einer radialen Richtung ausgelenkt ist, wird das Nockenkontaktteil 26, welches an der Rückseite der Längsmanschette 21 angebracht ist, in dem Gehäuse 12 in die entgegengesetzte radiale Richtung ausgelenkt. Der Nockenklotz 28 weist eine konkave Nockenfläche 44 auf, welche in der Vorderseite davon ausgebildet ist und dem Nockenkontaktteil 26 gegenüberliegt. Eine Wechselwirkung zwischen dem Nockenkontaktteil 26 und der konkaven Nockenfläche 44 unter einer radialen Nachgiebigkeit versetzt den Nockenklotz 28 zu der Rückseite 16 des Gehäuses 12 gegen die Vorspannkraft, welche durch die Vorspannfeder 30 bereitgestellt wird. Das heißt, das Nockenkontaktteil 26 arbeitet in einer ähnlichen Weise wie ein Nockenmitnehmer, außer dass das Nockenkontaktteil 26 bei dem Aufbringen einer äußeren Auslenkkraft den Nockenklotz 28 entsprechend der Form der konkaven Nockenfläche 44 versetzt, statt durch ihn getrieben zu werden. Wenn die äußere Kraft nicht mehr vorhanden ist, bewirkt die Vorspannkraft und die Wechselwirkung zwischen dem Nockenkontaktteil 26 und der konkaven Nockenfläche 44, dass das Nockenkontaktteil 26 in der Mitte der konkaven Nockenfläche 44 zentriert wird, wodurch die Längsmanschette 21 und damit die Endwerkzeughalterung 18 in die zentrierte Position oder Grundposition zurückkehrt - das heißt, ausgerichtet mit der Längsachse 22 - wie es in 2 dargestellt ist. Während dieser Wiederherstellung - in welcher das Entgratungswerkzeug 10 als Ergebnis des Verschwindens einer externen Auslenkkraft in seine Grundposition zurückkehrt - wirkt das Nockenkontaktteil 26 als ein herkömmlicher Nockenmitnehmer in seiner Wechselwirkung mit der konkaven Nockenfläche 44.
Bei der Ausführungsform, welche in 2 und 4 dargestellt ist, ist die konkave Nockenfläche 44 im Wesentlichen kegelförmig. Bei einer Ausführungsform beträgt der Winkel der im Wesentlichen kegelförmigen Nockenfläche 44 ungefähr 45°. Jedoch liegen andere Winkel - und in der Tat auch andere Formen - für die konkave Nockenfläche 44 innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung. Im Allgemeinen erfordert für eine vorgegebene Auslenkung der Endwerkzeughalterung 18 ein steilerer Winkel der Nockenfläche 44 eine größere axiale Versetzung des Nockenklotzes 28, was zu einer „steiferen“ Nachgiebigkeit führt, da eine größere Kraft erforderlich ist, um die Vorspannkraft zu überwinden. In umgekehrter Weise führt ein flacherer Winkel der Nockenfläche 44 zu einer geringeren Auslenkungskraft. Die konkave Nockenfläche 44 kann auch eine nicht kegelförmige Form annehmen, wie beispielsweise eine halbkugelförmige, parabolische oder andere konkave Form. Bei einigen Ausführungsformen kann es zum Beispiel wünschenswert sein, die radiale Auslenkung als eine Funktion des Grads der Nachgiebigkeit (d.h. des Grads einer Verlagerung des Endwerkzeugs 18 aus der Ausrichtung mit der Längsachse 22) zu ändern. Dies kann bewerkstelligt werden, indem der Winkel der konkaven Nockenfläche 44 als eine Funktion des Abstands von der Mitte des Nockenklotzes 28 geändert wird.
In ähnlicher Weise ist das Nockenkontaktteil 26 im Allgemeinen nicht auf eine kugelförmige Form beschränkt, wie es dargestellt ist. Stattdessen kann das Nockenkontaktteil 26 irgendeine Form annehmen, welche bei der jeweiligen vorgegebenen Konfiguration des Entgratungswerkzeugs 10 die optimale Auslenkungskraft bereitstellt und für den optimalen Zurückstellungsvorgang bzw. Wiederherstellungsvorgang sorgt.
Obwohl es hier als Gründen der Klarheit der Erläuterung getrennt beschrieben wird, können eine axiale und eine radiale Nachgiebigkeit gleichzeitig auftreten. 5 stellt das axial und radial nachgebende Entgratungswerkzeug 10 bei einer sowohl axialen als auch radialen Nachgiebigkeit dar. Der Nockenklotz 28 wird bei einer radialen Nachgiebigkeit durch die Wechselwirkung zwischen dem Nockenkontaktteil 26 und der konkaven Nockenfläche 44 etwas zu der Rückseite 16 des Gehäuses 12 versetzt. Der Nockenklotz 28 wird jedoch auch darüber hinaus aufgrund der radialen Nachgiebigkeit zur Rückseite 16 versetzt. Nach einem Verschwinden aller äußeren Kräfte bewirkt die Vorspannkraft, welche z. B. durch die Vorspannfeder 30 bereitgestellt wird, dass das axial und radial nachgebende Entgratungswerkzeug 10 zum einen in seine Grundposition zurückkehrt und zum anderen sich in seine vorderste Position erstreckt, wie es in 2 dargestellt ist.
6 stellt eine zweite Ausführungsform eines axial und radial nachgebenden Entgratungswerkzeugs 10 dar. Bei dieser Ausführungsform sind die relativen Positionen des Nockenklotzes 28 mit einer konkaven Nockenfläche 44 und des Nockenkontaktteils 26 umgekehrt. Das heißt, der Nockenklotz 28 ist an der Rückseite der Endwerkzeughalterung 18 befestigt, wobei die konkave Nockenfläche 44 der Rückseite 16 des Gehäuses 12 gegenüberliegt. Das Nockenkontaktteil 26, welches der Vorderseite 14 des Gehäuses 12 gegenüberliegt, um so die konkave Nockenfläche 44 zu berühren, ist an einem Plunger bzw. Kolben 46 befestigt. Der Plunger 46 ist gleitend in einer Bohrung 48 in der Rückseite 16 des Gehäuses 12 angebracht. Der Plunger 46 und das Nockenkontaktteil 26 sind durch die Vorspannfeder 30 zu der Vorderseite 14 des Gehäuses 12 vorgespannt. Bei sowohl einer axialen als auch einer radialen Nachgiebigkeit arbeitet das axial und radial nachgebende Entgratungswerkzeug 10 gemäß der zweiten Ausführungsform im Wesentlichen, wie es vorab für die erste Ausführungsform beschrieben ist, wobei sich aber das Nockenkontaktteil 26 und der Plunger 46 axial in dem Gehäuse 12 anstelle des Nockenklotzes 28 bewegen. Darüber hinaus und im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform, welche vorab (2-5) beschrieben ist, fungiert während einer Nachgiebigkeit das Nockenkontaktteil 26 als ein Nockenmitnehmer, welcher durch eine Bewegung der konkaven Nockenfläche 44 des Nockenklotzes 28 betrieben wird. Während der Wiederherstellung - das heißt, während das Entgratungswerkzeug 10 in seine Grundposition zurückkehrt, wobei die Endwerkzeughalterung 18 auf der Längsachse 22 zentriert ist und sich in eine vordere Position erstreckt - treibt das Nockenkontaktteil 26 den Nockenklotz 28. 6 stellt auch ein austauschbares Entgratungsendwerkzeug 50 dar - in diesem Fall mit einer Klinge - welches in die Endwerkzeughalterung 18 eingeführt ist.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen zahlreiche Vorteile gegenüber Entgratungswerkzeugen nach dem Stand der Technik dar. Indem sowohl eine axiale als auch eine radiale Nachgiebigkeit bereitgestellt wird, kann das Entgratungswerkzeug 10 eine Anwendung bei einem automatischen Entgraten, Schneiden, Zurechtschneiden, Aufbereiten, Abschleifen und einer anderweitigen Bearbeitung von einer Vielzahl von Werkstücken finden, wobei diese Aufgaben aktuell per Hand durchgeführt werden. Indem die Endwerkzeughalterung 18 ausgestaltet ist, um kommerziell verfügbare austauschbare Entgratungsendwerkzeuge zu halten, welche für den Markt der manuellen Entgratung hergestellt sind, sind eine große Auswahl von Endwerkzeugen verfügbar, um praktisch jede Entgratungsanwendung zu adressieren. Die Flexibilität und Anpassungsfähigkeit des axial und radial nachgebenden Entgratungswerkzeugs 10 wird darüber hinaus verbessert, indem eine Steuerung bezüglich der axial und radialen Auslenkungskräfte bereitgestellt wird, indem die Kompression der Vorspannfeder 30 eingestellt wird und/oder die Form der konkaven Nockenfläche 44 geändert wird.
Die vorliegende Erfindung kann natürlich in anderen Weisen ausgeführt werden als denjenigen, welche speziell dargelegt worden sind, ohne von den wesentlichen Eigenschaften der Erfindung abzuweichen. Die präsentierten Ausführungsformen sind in allen Beziehungen als darstellerisch und nicht einschränkend anzusehen, und alle Änderungen, welche von dem Sinn und Äquivalenzbereich der beigefügten Ansprüche umfasst werden, sollen darin enthalten sein.

Claims

Axial und radial nachgebendes Entgratungswerkzeug (10), umfassend: ein Gehäuse (12) mit einer Längsachse (22); eine Längsmanschette (21), welche betriebsfähig ist, um eine Endwerkzeughalterung (18) zu halten, welche betriebsfähig ist, um ein austauschbares Entgratungsendwerkzeug zu halten; eine Schwenkmanschette (36), welche betriebsfähig ist, um die Längsmanschette (21) gleitend zu halten; eine Schwenkfederung (42), welche die Schwenkmanschette (36) mit der Vorderseite (14) des Gehäuses (12) verbindet und betriebsfähig ist, um der Schwenkmanschette (36) zu ermöglichen, um die Längsachse (22) in allen radialen Richtungen zu schwenken; ein Nockenkontaktteil (26); und einen Nockenklotz (28), welcher eine konkave Nockenfläche (44) aufweist; wobei einer von dem Nockenkontaktteil (26) und dem Nockenklotz (28) an der Längsmanschette (21) befestigt ist; und wobei der andere von dem Nockenkontaktteil (26) und dem Nockenklotz (28) gleitend in dem Gehäuse (12) angebracht ist, weg von einer Rückseite (16) des Gehäuses (12) vorgespannt ist und betriebsfähig ist, um eine axiale Nachgiebigkeit bereitzustellen, indem er entlang der Längsachse (22) abhängig von einer äußeren axialen Kraft, welche auf die Endwerkzeughalterung (18) ausgeübt wird, bewegt wird, und betriebsfähig ist, um eine radiale Nachgiebigkeit bereitzustellen, indem er entlang der Längsachse (22) abhängig von einer Wechselwirkung zwischen dem Nockenkontaktteil (26) und der konkaven Nockenfläche (44) bewegt wird, wenn die Längsmanschette (21) aus einer Ausrichtung mit der Längsachse (22) aufgrund einer äußeren Kraft geschwenkt wird.
Entgratungswerkzeug (10) nach Anspruch 1, darüber hinaus einen Mechanismus zum Erzeugen einer axialen Kraft umfassend, welcher eine Vorspannkraft bereitstellt, welche betriebsfähig ist, um die Längsmanschette (21) in einer ausgefahrenen Position bei Abwesenheit einer äußeren Kraft zu positionieren.
Entgratungswerkzeug (10) nach Anspruch 2, wobei der Mechanismus zum Erzeugen einer axialen Kraft eine Feder (30) umfasst.
Entgratungswerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der Mechanismus zum Erzeugen einer axialen Kraft einstellbar ist.
Entgratungswerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 2-4, wobei die Wechselwirkung zwischen dem Nockenkontaktteil (26) und der konkaven Nockenfläche (44) unter der Vorspannkraft betriebsfähig ist, um die Längsmanschette (21) entlang der Längsachse (22) bei Abwesenheit einer äußeren Kraft zu zentrieren.
Entgratungswerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die konkave Nockenfläche (44) eine kegelförmige Nockenfläche ist.
Entgratungswerkzeug (10) nach Anspruch 6, wobei die kegelförmige Nockenfläche einen Winkel von im Wesentlichen 45° bezüglich der Längsachse (22) aufweist.
Entgratungswerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Nockenkontaktteil (26) eine im Wesentlichen kugelförmige Form an seinem Kontakt mit der konkaven Nockenfläche (44) aufweist.
Entgratungswerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, darüber hinaus einen arretierungsbasierten Endwerkzeug-Verriegelungsmechanismus (24) umfassend, welcher betriebsfähig ist, um eine Endwerkzeughalterung (18) fest zu halten.
Entgratungswerkzeug (10) nach Anspruch 9, wobei der arretierungsbasierte Endwerkzeug-Verriegelungsmechanismus (24) betriebsfähig ist, um die Endwerkzeughalterung (18) an irgendeiner aus einer Mehrzahl von Positionen entlang einer Welle der Endwerkzeughalterung (18) zu befestigen.
Entgratungswerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schwenkfederung (42) einen zweiachsigen Kardanrahmen umfasst.
Entgratungswerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Nockenkontaktteil (26) an der Längsmanschette (21) angebracht ist, und wobei der Nockenklotz (28) gleitend in dem Gehäuse (12) angeordnet ist, wobei die konkave Nockenfläche (44) dem Nockenkontaktteil (26) gegenüberliegt und weg von der Rückseite (16) des Gehäuses (12) vorgespannt ist.
Entgratungswerkzeug (10) nach Anspruch 12, wobei, wenn die Längsmanschette (21) aus einer Ausrichtung mit der Längsachse (22) unter einer äußeren Kraft geschwenkt wird, eine Wechselwirkung zwischen dem Nockenkontaktteil (26) und der konkaven Nockenfläche (44) betriebsfähig ist, um den Nockenklotz (28) gegen eine Vorspannkraft zu der Rückseite (16) des Gehäuses (12) zu versetzen.
Entgratungswerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1-11, wobei der Nockenklotz (28) an der Längsmanschette (21) angebracht ist, wobei die konkave Nockenfläche (44) der Rückseite (16) des Gehäuses (12) gegenüberliegt, und wobei das Nockenkontaktteil (26) an einem Plunger (46) angebracht ist, welcher gleitend in einer Bohrung (48) in der Rückseite (16) des Gehäuses (12) angeordnet und zu der Vorderseite (14) des Gehäuses (12) vorgespannt ist.
Entgratungswerkzeug (10) nach Anspruch 14, wobei, wenn die Längsmanschette (21) aus einer Ausrichtung mit der Längsachse (22) unter einer äußeren Kraft geschwenkt wird, die konkave Nockenfläche (44) betriebsfähig ist, um das Nockenkontaktteil (26) zu der Rückseite (16) des Gehäuses (12) gegen eine Vorspannkraft zu versetzen.