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Die Erfindung betrifft einen Pendelhalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In der Praxis ergibt sich die Aufgabenstellung, das Werkzeug, gegebenenfalls einen Bohrer oder einen Fräskopf, typischerweise jedoch eine Reibahle, einen Senker, einen Gewindebohrer oder Gewindeformer, möglichst zentriert in der Werkzeugaufnahme des Pendelhalters festzulegen, also zu spannen. Da die Pendelhalter dazu dienen, Fluchtungs- und Winkelfehler auszugleichen, ist es kontraproduktiv, wenn beim Spannen des Werkzeugs innerhalb der Werkzeugaufnahme derartige Fluchtungs- oder Winkelfehler erzeugt werden, beispielsweise durch eine radiale Spannschraube, die das Werkzeug in einer entsprechenden, das Werkzeug aufnehmenden Bohrung der Werkzeugaufnahme festlegt. Der Durchmesser einer solchen Bohrung ist geringfügig größer als der Durchmesser des Werkzeugs, sodass dementsprechend mittels der Spannschraube das Werkzeug außermittig in der Werkzeugaufnahme gespannt wird, sodass zumindest ein Fluchtungsfehler, und ggf., je nach Schrägstellung des Werkzeugs in der Werkzeugaufnahme, auch ein Winkelfehler verursacht werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemä-ßen Pendelhalter dahingehend zu verbessern, dass dieser eine zentrische, von Fluchtungs- und Winkelfehlern freie Aufnahme eines Werkzeugs in der Maschinenaufnahme des Pendelhalters ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch einen Pendelhalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, das Werkzeug hydraulisch zu spannen. Hierzu ist eine hydraulische Spannhülse vorgesehen, die sich mit einem ersten Abschnitt in die Werkzeugaufnahme erstreckt. Dieser Abschnitt ist als Spannabschnitt bezeichnet und wird von einer Hülsenbohrung der Werkzeugaufnahme aufgenommen. An den Spannabschnitt der Spannhülse schließt ein Aktivierungsabschnitt an, der aus der Hülsenbohrung der Werkzeugaufnahme herausragt und ein Betätigungselement aufweist. In der Spannhülse ist ein Hohlraum vorgesehen, der mit Hydraulikfluid gefüllt ist, wobei sich dieser Hohlraum einerseits in der Wand des Spannabschnitts erstreckt und auch bis in den Aktivierungsabschnitt verläuft.
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Dieser Hohlraum grenzt im Aktivierungsabschnitt an ein verstellbares Betätigungselement, sodass, je nach Verstellung des Betätigungselements, der druckveränderlich ist, der auf das Hydraulikfluid im Hohlraum wirkt. Entsprechend diesem veränderlichen Druck ist auch die Wandstärke des Spannabschnitts veränderlich, sodass einerseits der Außendurchmesser des Spannabschnitts vergrößert wird und die Spannhülse in der Hülsenbohrung festlegt, und sodass andererseits auch der Innendurchmesser des Spannabschnitts verringert wird, sodass das Werkzeug in dem Spannabschnitt der Spannhülse festgelegt wird.
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Dadurch, dass der Hohlraum sich nicht nur entlang einer Linie achsparallel durch die Wand des Spannabschnitts erstreckt, sondern vielmehr ringsum durch die Wand des Spannabschnitts verläuft, wird ein zirkumferent gleichmäßiges Dehnen des Spannabschnitts bewirkt, wenn der Druck im Hydraulikfluid erhöht wird, sodass dementsprechend das Werkzeug zentriert in der Spannhülse gespannt wird und andererseits auch die Spannhülse selbst zentriert innerhalb der Hülsenbohrung der Werkzeugaufnahme gespannt wird. Das Werkzeug wird dementsprechend frei von Fluchtungsfehlern innerhalb des Pendelhalters aufgenommen.
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Die hydraulische Spannung des Werkzeugs hat eine schwingungsdämpfende Wirkung. Dadurch wird eine Minimierung von Werkzeugschwingungen erreicht, so dass die Entstehung von Rattermarken auf dem Werkstück zumindest verringert oder sogar ganz vermieden werden kann. Zudem wird die Standzeit der Schneidwerkstoffe erhöht, ebenso werden die Oberflächengüte und die Präzision der Bohrungen erhöht, und es wird eine sichere, absolut zentrische und ohne Winkelfehler einfach zu handhabende Spannung der Werkzeuge ermöglicht.
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Auch brauchen an der Werkzeugaufnahme des Pendelhalters keine Spannflächen für einen Gegenhalteschlüssel angebracht zu werden, wie dies z.B. bei Pendelhaltern mit Spannzangenaufnahme der Fall ist: dort wird die Spannmutter betätigt und somit die Spannzange durch eine Kegelwirkung zusammengepresst und das Werkzeug gespannt. Um die Drehmomentkrafteinleitung, welche durch den Spannschlüssel der Spannmutter erzeugt wird, nicht in den Pendelhalter einwirken zu lassen, sind an der Werkzeugaufnahme Spannflächen angefräst, die dazu dienen, die auftretenden Kräfte durch Gegenhalten mit einem Schlüssel zu eliminieren.
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Auch entfallen bei der vorschlagsgemäßen Pendelhalter-Spannhülse die beim Einspannen von Werkzeugen ansonsten häufig auftretenden Spannkräfte bzw. Spann-Einleitkräfte, die durch ein nicht sorgfältiges Gegenhalten und dadurch erhebliche Krafteinleitungen in den feinfühligen Mechanismus des Pendelhalters eingeleitet werden und diesen in seiner weiteren Funktion beeinträchtigen können.
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Die Werkzeuge sind bei der vorschlagsgemäßen Pendelhalter-Spannhülse völlig frei in beliebiger Drehwinkellage spann- und nutzbar, die Werkzeugschneide(n) können also in beliebiger Position 0-360 Grad Winkelstellung ausgerichtet werden.
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Auch kann eine definierte Spannkraft der Werkzeuge durch ein klar vorgegebenes Drehmoment der Spannschraube wiederholungsgenau und damit reproduzierbar erreicht werden.
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Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass der Hohlraum innerhalb des Spannabschnitts nicht nur wie ein schmaler Ring ringsum in der Wand des Spannabschnitts verläuft, sondern dass er sich wenigstens über 50 % der Länge des Spannabschnitts in axialer Richtung erstreckt. Das Werkzeug kann auf diese Weise nicht nur frei von Fluchtungsfehlern gespannt werden, sondern ist auch exakt axial ausgerichtet, also frei von einem Winkelfehler.
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Vorteilhaft kann der Aktivierungsabschnitt der Spannhülse einen größeren Außendurchmesser aufweisen als der Spannabschnitt. Auf diese Weise wird im Bereich des Aktivierungsabschnitts genügend Material bereitgestellt, um das verstellbare Betätigungselement aufzunehmen und sicher zu lagern, angesichts der zu erzeugenden Drücke im Hydraulikfluid.
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Das Betätigungselement kann als Schraube ausgestaltet sein. Durch das Gewinde wird erstens die Beweglichkeit der Schraube sichergestellt, um in Art einer Verstellung den hydraulischen Druck innerhalb des Hohlraums verändern zu können. Dabei kann der Hohlraum in einer Ausgestaltung abgeschlossen sein und die Schraube auf einen elastisch verformbaren Wandabschnitt des Hohlraums einwirken. Alternativ dazu kann in einer anderen Ausgestaltung der Hohlraum in der Art offen ausgestaltet sein, dass er an die Schraube bzw. an deren Gewindebohrung anschließt, so dass die Schraube unmittelbar auf das Fluid einwirkt und mit diesem in Kontakt steht. In diesem Fall kann über das Gewinde nicht nur der verständliche Weg bewirkt werden, sondern gleichzeitig auch eine Abdichtung des Hohlraums für das Hydraulikfluid gewährleistet werden, wobei ein zunehmender Druck innerhalb des Fluids einen dementsprechend stärkeren Anpressdruck der Schraube an die Gewindeflanken der Gewindebohrung und damit eine verbesserte Abdichtungswirkung bewirkt. Zudem hat sich in ersten Versuchen herausgestellt, dass bereits mit einer geringen Winkelbewegung der Schraube der hydraulische Druck innerhalb des Hohlraums so stark veränderlich ist, dass das Werkzeug wahlweise gespannt oder freigegeben werden kann, sodass eine schnelle und unkomplizierte Handhabung des Betätigungselements im praktischen Betrieb gewährleistet ist, wenn das Betätigungselement als Schraube ausgestaltet ist.
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Das Betätigungselement kann als Madenschraube ausgestaltet sein. Dadurch, dass die Madenschraube vollständig in ein Gewinde des Aktivierungsabschnitts eintauchen kann, können zudem nach außen ragende Überstände vermieden werden, was unter dem Gesichtspunkt der Arbeitssicherzeit vorteilhaft ist, und die gesamten äußeren Abmessungen der Spannhülse können besonders gering gehalten werden.
Vorteilhaft jedoch kann die Schraube einen Schraubenkopf aufweisen. Dies ermöglicht erstens, die Schraube mit einem größeren Kraftangriff für das Betätigungswerkzeug auszustatten, so dass beispielsweise ein Innensechskant- oder Torx-Kraftangriff eine Schlüsselgröße größer ausgestaltet werden kann. Zweitens kann unterhalb des Schraubenkopfes ein Dichtungsring angeordnet werden, so dass eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet werden kann, wenn die Gewindebohrung der Schraube unmittelbar mit dem Fluid in Verbindung steht.
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Eine konstruktiv besonders einfache und vorteilhafte Ausgestaltung der Spannhülse kann darin bestehen, dass wie weiter oben bereits erwähnt der Hohlraum mit der Gewindebohrung der Schraube in fluidführender Verbindung steht. Auf diese Weise kann unmittelbar durch die Schraube der auf das Fluid einwirkende Druck verändert werden. Die Schaffung eines abgeschlossenen Hohlraums, der das Fluid aufnimmt, und einer elastischen Wand, die diesen Hohlraum begrenzt, ist nicht erforderlich.
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In diesem Fall kann die konstruktive Freiheit bei der Ausgestaltung der Spannhülse dadurch vergrößert werden, dass die Gewindebohrung nicht notwendigerweise den Hohlraum schneiden muss. Vielmehr kann vorteilhaft ein Verbindungskanal vorgesehen sein, der den Hohlraum mit der Gewindebohrung fluidführend verbindet.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der rein schematischen Darstellung nachfolgend nähert erläutert. Dabei zeigt
- 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, auf einen Pendelhalter, der mit einer vorschlagsgemäßen Spannhülse versehen ist, und
- 2 eine Stirnansicht auf die Anordnung von 1.
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Dabei ist mit 1 insgesamt ein Pendelhalter bezeichnet, der eine Maschinenaufnahme 2 und eine Werkzeugaufnahme 3 aufweist. Dazwischen ist eine Baugruppe angeordnet, die als Ausgleichskupplung bezeichnet und an sich bekannt ist, so dass deren Ausgestaltung und Funktionsweise an dieser Stelle nicht detailliert erläutert zu werden braucht. Die Schnittebenen in den Zeichnungen sind daher aus Gründen der zeichnerischen Vereinfachung so gelegt, dass die Ausgleichskupplung jeweils nicht geschnitten und daher in den Zeichnungen nicht ersichtlich ist. Beispielsweise kann bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Ausgleichskupplung in Art einer Oldham-Kupplung ausgestaltet sein. Die Ausgleichskupplung kann ohne die Möglichkeit eines Winkelausgleichs ausgestaltet sein und lediglich zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern dienen, indem sie ein entsprechendes Radialspiel ermöglicht. Abweichend davon kann aber auch vorgesehen sein, dass die Ausgleichskupplung über ein Radialspiel hinaus auch einen Winkelausgleich ermöglicht.
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In die Werkzeugaufnahme 3 des Pendelhalters 1 ist eine hydraulische Spannhülse 4 eingesetzt ist. Die Spannhülse 4 weist über ihre gesamte Länge einen gleichen Innendurchmesser auf, jedoch unterschiedliche Außendurchmesser, die unterschiedliche Abschnitte der Spannhülse 4 definieren. Mit einem geringeren Außendurchmesser erstreckt sich ein Spannabschnitt 5 in eine Hülsenbohrung 6 der Werkzeugaufnahme 3, und ein aus der Hülsenbohrung 6 ragender Aktivierungsabschnitt 7 der Spannhülse 4 weist einen größeren Außendurchmesser als der Spannabschnitt 5 auf. Ein Hohlraum 8 ist mit einem Hydraulikfluid gefüllt, erstreckt sich durch nahezu die gesamte Länge des Spannabschnitts 5 und verläuft auch innerhalb des Aktivierungsabschnitts 7.
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Über einen Verbindungskanal 9, der in 2 ersichtlich ist, steht der Hohlraum 8 mit einer Gewindebohrung 10 in fluidführender Verbindung. Die Gewindebohrung 10 dient zur Aufnahme eines als Schraube ausgestalteten Betätigungselements. An die Gewindebohrung 10 schließt sich eine Kopfbohrung 11 an, die dazu dient, den Schraubenkopf dieses Betätigungselements aufzunehmen.
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Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann auch eine durchgehende Gewindebohrung 10 vorgesehen sein, in der eine Madenschraube als Betätigungselement angeordnet ist. Die dargestellte Ausführung, bei welcher das Betätigungselement einen Schraubenkopf aufweist, bietet demgegenüber den Vorteil, dass unter dem Schraubenkopf eine Dichtungsscheibe angeordnet werden kann, so dass eine zuverlässige Abdichtung der mit Fluid gefüllten Hohlräume, nämlich des Hohlraums 8, des Verbindungskanals 9 und der Gewindebohrung 10, gewährleistet werden kann. Zum Aufbau des für das Spannen erforderlichen Drucks, und zum Abbau dieses Drucks, um das Werkzeug aus der Spannhülse 4 freizugeben, ist nämlich bereits eine geringe Winkelbeweglichkeit der Schraube ausreichend. Die damit einhergehende axiale Bewegung der Schraube ist so gering, dass die gewünschte Dichtungswirkung zuverlässig gewährleistet werden kann, zumal mit zunehmender Entspannung der Dichtung auch der im Fluid herrschende Druck abnimmt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pendelhalter
- 2
- Maschinenaufnahme
- 3
- Werkzeugaufnahme
- 4
- Spannhülse
- 5
- Spannabschnitt
- 6
- Hülsenbohrung
- 7
- Aktivierungsabschnitt
- 8
- Hohlraum
- 9
- Verbindungskanal
- 10
- Gewindebohrung
- 11
- Kopfbohrung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015000253 B3 [0002]
