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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug für Oberflächenfeinbearbeitungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es beispielsweise aus dem
deutschen Gebrauchsmuster 20 2014 000 852 U bekannt ist. Werkzeuge dieser Art, bei denen Arbeitsmittel zur Oberflächenfeinbearbeitung auf streifenförmigen Lamellen angebracht und mit leistenförmigen Lamellenhaltern gefasst sind, bieten eine im Vergleich zu einfachen Schleifblättern große Arbeitsmittelmengen und auch ein größeres Volumen für durch die Oberflächenfeinbearbeitung abgetragenes Material und erzielen dementsprechend auch größere Standzeiten des Werkzeugs aufgrund längerer Abnutzungszyklen.
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Gleichwohl sind auch bei Werkzeugen mit Lamellen verschleißbedingte Auswechselungen der Lamellen vorzusehen, wenn nicht etwa in Form einer Alternative nur ein Gesamtaustausch des Werkzeugs möglich ist. Die Austauschbarkeit einzelner Lamellen bietet jedoch gegenüber einem Werkzeugaustausch insgesamt Vorteile, nur einzelne beschädigte oder verschlissene Lamellen ohne einen größeren Austausch zu ersetzen. Darüber hinaus erlaubt es der Austausch von Lamellen, anwendungsspezifisch gemischte Arbeitsmittel an einem Werkzeug anzubringen. Schließlich bieten einzeln austauschbare Lamellen bzw. Lamellenbündel, an einem Leistenhalter gefasst, auch auf der Seite des Herstellers Gestaltungsmöglichkeiten schon bei der Bestückung eines Werkzeugs durch einen einheitlichen Arbeitsmittelträger für verschiedene Werkzeuge mit anwendungsspezifischen Lamellen-Einzelsätzen. Es versteht sich, dass die Lamellen dabei meistens nach üblicher Praxis gebündelt, also zu mehreren, an einem Lamellenhalter zusammengefasst sind, wenngleich grundsätzlich auch ein einzelner Lamellenstreifen mit einem Lamellenhalter verbunden sein kann.
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Die hier betrachteten Werkzeuge sind in der Praxis mehrheitlich rotierende Werkzeuge, bei denen der Werkzeugträger mit einem standartisierten Antriebsanschluss versehen ist und über diesen mit einem rotierenden Antrieb, etwa mit einer Handbohrmaschine, zu verbinden ist. Ein solches Werkzeug ist typischerweise kreisscheibenförmig mit einem mittigen Antriebsanschluss ausgebildet. Allgemein kann ein Werkzeug aber auch zu einer schwingenden Bewegung der Lamellen mit einem passenden Antriebsanschluss für einen zugehörigen Antrieb ausgelegt sein und dabei auch eckige Grundformen des Arbeitsmittelträgers aufweisen. Schließlich kommt ein Werkzeug der hier betrachteten Art auch als Handwerkzeug – ohne Antriebsanschluss aber mit einem Griff – in Betracht.
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Bei dem Stand der Technik nach der
DE 20 2014 000 852 U sind die einzeln auswechselbaren Lamellenhalter mit samt den von den Lamellenhaltern gefassten Lamellen in endseitig offene Nuten im Lamellenhalter der Länge nach einzuziehen.
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Dabei treten die Lamellen durch verengte Schlitze an der Bestückungsseite aus den Nuten aus und die Nuten sind oberseitig offen ausgeformt und mit einem Deckel abgedeckt, der die Nuten mit samt den darin liegenden Lamellen abschließt. Die so bekannte Gestaltung des Werkzeugs ermöglicht eine variable Bestückung bei der Herstellung und beim Ersatz der Lamellen und ist auch in der Herstellung des Werkzeugträgers einfach und kostengünstig. Allerdings erfordert die für die Halterung der Lamellen vorauszusetzende sichere und feste Anbringung des zugehörigen Deckels Sorgfalt. Insbesondere aber führt die Gestaltung oberseitig und unterseitig durchgehend offener Nuten zu einer Schwächung des Arbeitsmittelträgers, die die Robustheit des Werkzeugs für Oberflächenbearbeitungen einschränkt und die Sorgfaltsanforderungen an die Montage des Werkzeugs beim Austausch von Lamellen erhöht.
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Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Werkzeug der hier betrachteten Art unter Beibehaltung eines einfachen, für Großserienprodukte vorteilhaften einfachen Aufbaus robuster und dabei die Bestückung des Werkzeugs im Zuge der Herstellung wie auch die Handhabung des Werkzeugs insbesondere beim Austausch von Lamellen einfacher zu gestalten.
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Gemäß der Erfindung wird die vorstehende Aufgabe von einem Werkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgehend mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Lösung sieht eine Verhakung der Lamellenhalter mit dem Arbeitsmittelträger auf dessen Bestückungsseite vor und zwar mit Verhakungselementen und Verhakungsaufnahmen, die komplementär zueinander gebildet sind und die senkrecht zur Bestückungsseite zusammenzuführen sind. Die Lamellenhalter werden also nicht, wie beim Stand der Technik, parallel zur Bestückungsseite eingezogen, sondern von der Bestückungsseite dem Arbeitsmittelträger zugeführt und verhakt. Die Verhakung kann dabei in Form einer quer zur Zuführungsbewegung gerichteten Bewegung durch hakenförmige Elemente erfolgen. Dabei können die hakenförmigen Elemente an den Lamellenhaltern angebracht sein, um Hakenaufnahmen am Arbeitsmittelträger zu hintergreifen. Die Verhakungselemente können grundsätzlich auch am Arbeitsmittelträger auf dessen Bestückungsseite angebracht sein und in Hakenaufnahmen an den Lamellenhaltern verankert werden. Dabei können die Verhakungen in Form von Verrastungen vorgesehen sein, so dass Verhakungselemente bei der Einführung in Verhakungsaufnahmen nachgiebig, insbesondere federnd, aufgelenkt werden, um danach eine passende Hinterschneidungsfläche zu hintergreifen und damit hinter diese einzuschnappen.
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Zur Ausbildung solcher rastenden oder nichtrastenden Verhakungen zwischen Arbeitsmittelträger und Lamellenhalterung bedarf es keiner langen Schlitze im Arbeitsmittelträger zur Durchführung von Lamellen. Vielmehr kann der Arbeitsmittelträger auch dann, wenn er Öffnungen als Verhakungsaufnahmen aufweisen soll, überwiegend geschlossen und damit formstabil ausgebildet werden. Dies trägt zur Eigensteifigkeit des Werkzeugs insgesamt bei und eröffnet Möglichkeiten zu dünnwandigen und damit materialsparenden Ausführungen des Werkzeugträgers.
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Ein auf den Werkzeugträger aufsetzbarer Deckel, der vorteilhafterweise nur über Schnapp-Verrastungen aufzubringen ist und damit gesonderte Befestigungselemente wie auch Werkzeuge zur Montage solcher Befestigungselemente erübrigt, kann etwa mit einer glatten Oberfläche als Schutz vor Verletzungen durch das rotierende oder schwingende Werkzeug vorgesehen werden.
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Insbesondere bei nicht-rastenden Verhakungen zwischen Arbeitsmittelträger und Lamellenhaltern kann der Deckel auch mit Anschlagkanten, Blockiernocken oder dergleichen ausgestattet sein, die etwa den Arbeitsmittelträger durchgreifende Verhakungen der Lamellenträger in der Einhakstellung hintergreifen und gegen ein ungewolltes Aushaken sichern. Ein Deckel ist aber bei rastenden Verhakungen nicht unbedingt erforderlich, um eine feste Verhakung zwischen den Lamellenhaltern und dem Arbeitsmittelträger herzustellen.
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Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt:
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1 Ein Werkzeug gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsform, schräg von oben gesehen,
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2 Werkzeug gemäß 1 in gleicher Ansicht, ohne oberseitigen Deckel,
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3 Werkzeug gemäß 1 und 2 in Ansicht schräg von unten,
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4 Einzelteildarstellung (Explosionsdarstellung) zum Werkzeug nach 1 bis 3, in Ansicht schräg von oben,
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5 Deckel als Einzelteil des Werkzeugs nach 1 bis 4 in Ansicht schräg von unten,
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6 Lamellen und Lamellenhalter zu einer zweiten Ausführungsform des Werkezugs gemäß der Erfindung,
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7 Ansicht des Werkzeugs gemäß der zweiten Ausführungsform schräg von oben,
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8 Ansicht des Werkzeugs nach 7 in gleicher Ansicht aber ohne Deckel,
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9 Ansicht des Werkzeugs nach 7 und 8 schräg von unten,
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10 Einzelteildarstellung (Explosionsdarstellung) des Werkzeugs nach 7, 8 und 9, schräg von oben gesehen,
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11 Ansicht einer dritten Ausführungsform des Werkzeugs gemäß der Erfindung, schräg von oben gesehen,
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12 Werkzeug nach 11, schräg von unten gesehen,
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13 Einzelteildarstellung (Explosionsdarstellung) des Werkzeugs nach 11 und 12 in Ansicht schräg von oben.
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In 1 ist ein Werkzeug 1 mit einem Arbeitsmittelträger 2, unterseitig an diesem über Lamellenhalter 3 im Bündel angebrachten Lamellen 4 und einem oberseitig aufgerasteten Deckel 5 in einer typischen Arbeitsstellung gezeigt, bei der die Lamellen, die endseitig eine gemeinsame Arbeitsebene bilden, von dem Arbeitsmittelträger 2 nach unten weisen. Insofern beziehen sich die bei der vorstehenden Figurenauflistung benutzten Ausdrücke ”oben” und ”unten” auf diese Arbeitsstellung, wie sie etwa bei der Bearbeitung einer vorwiegend horizontal liegenden Werkstück-Oberfläche für die Oberflächenfeinbearbeitung vorzusehen ist. Dem steht nicht entgegen, dass das Werkzeug 1 frei beweglich einzusetzen ist und bei senkrechten Werkstückflächen oder bei über Kopf angeordneten Werkstückflächen andere Ausrichtungen erhält.
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Das Werkzeug ist im vorliegenden Fall für eine rotierende Arbeitsbewegung rotationssymmetrisch gestaltet mit einem mittigen Antriebsanschluss 6 auf der Oberseite, der ein festeres metallisches Anschlusselement 7 für einen Standardanschluss an eine rotierende Antriebsmaschine, etwa eine Bohrmaschine, aufweist, eingegossen in den im Übrigen als Kunststoff-Spritzgussteil ausgeführten Arbeitsmittelträger 2. Der Antriebsanschluss 6 durchgreift den im Wesentlichen als Ringscheibe ausgebildeten Deckel 5 von unten.
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Die Lamellen 4 sind streifenförmig ausgebildet und jeweils zu mehreren gebündelt an einem Lamellenhalter 3 zusammengefasst und im vorliegenden Fall allesamt von dem Arbeitsmittelträger 2 ”nach unten”, also zu einer gedachten gemeinsamen Werkstückoberfläche oder dergleichen Angriffsebene parallel zum Arbeitsmittelträger 2 verlaufend, gerichtet. Wie dazu insbesondere die 3 zeigt, sind die Lamellen mit den zugehörigen Lamellenhaltern jeweils radial in einer Kreisfläche ausgerichtet und im Innenbereich, wo sie in Folge der radialen Ausrichtung zusammenlaufen, aus Platzgründen abwechselnd kürzer bzw. länger gestaltet. Dabei bleibt ein Innenraum unter dem Antriebsanschluss 6 frei, wo bei einer rotierenden Oberflächenbearbeitung ohnehin von den geringen Umlaufgeschwindigkeiten weniger Wirkung zu erzielen ist. Werkzeuge dieser Art werden ohnehin vorwiegend schräg zu einem Bearbeitungsobjekt aufgesetzt, wobei die Außenbereiche der Lamellen zum Tragen kommen.
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Aus 2 sind bei abgenommenen Deckel 5 Verhakungen zwischen den Lamellenhaltern 3 und dem Arbeitsmittelträger 2 mit Verhakungselementen 8 seitens der Lamellenhalter 3 und mit Verhakungsaufnahmen 9 im Arbeitsmittelträger 2 zu erkennen, über die die jeweiligen Lamellenhalter 3 mitsamt Lamellen 4 von einer nach unten weisenden Bestückungsseite 10 des Arbeitsmittelträgers 2 zuzuführen und nach Durchtritt durch die Verhakungsaufnahmen 9 des Arbeitsmittelträgers 2 mit einer Bewegung radial nach innen festzuhaken sind. Dabei sind jeweils zwei Verhakungselemente 8 und zwei zugehörige Verhakungsaufnahmen 9 je Lamellenhalter 3 vorgesehen, womit die radiale Ausrichtung des Lamellenhalters 3 fest vorgegeben ist. Eine spielfreie Verhakung zwischen den Lamellenhaltern 3 und dem Arbeitsmittelträger 2 ist darüber hinaus vorteilhaft vorgesehen, um bei der Arbeitsrotation des Werkzeugs 1 die antriebsseitig aufgebrachten Kräfte und Momente über den Arbeitsmittelträger 2 mit integrierten Antriebsanschluss 6 in die Lamellenhalter 3 und die Lamellen 4 überzuleiten. Eine solche spielfreie und ggf. auch unter Vorspannung gefestigte Verbindung zwischen den Lamellenhaltern 3 und dem Arbeitsmittelträger 2 ist zwischen Kunststoffteilen, im Spritzguss exakt zu fertigen, insbesondere, wenn wie im vorliegenden Fall Arbeitsmittelträger 2 und Lamellenhalter 3 aus Kunststoff bestehen.
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Für den festverankerten Sitz der Lamellenhalter ist auch eine formschlüssige Gestaltung von Anlageflächen zwischen den Lamellenhaltern 3 und der (unteren) Bestückungsseite 10 des Arbeitsmittelträgers 2 vorteilhaft, wozu die Lamellenhalter 3 eine (oberseitige) Rückenform erhalten, die beim Einhaken in radial verlaufende, zur Rückenform der Lamellenhalter 3 komplementäre Rillen in der Bestückungsseite 10 des Arbeitsmittelträgers 2 eingreifen.
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Wie aus der Explosionsdarstellung nach 4 oberseitig zu dem Arbeitsmittelträger 2 zu sehen ist, sind den jeweiligen Verhakungsaufnahmen 9, radial nach innen hin noch davorliegende Rastvertiefungen 11 zugeordnet. Diese nehmen in der eingehakten Stellung gemäß 2 Rastnasen 12 der Verhakungselemente 8 an den Lamellenhaltern 3 auf, die am vorderen Ende der Verhakungselemente 8, gegen die Oberseite des Arbeitsmittelträgers 2 vorspringend, angeordnet sind und beim Einsetzen der Lamellenhalter 3 und beim radial nach innen gerichteten Einschieben zum Verhakungseingriff einrasten. Dies ist eine Sicherung der Verhakungsstellung der Lamellenhalter 3 am Arbeitsmittelträger 2 gegen ein Aushaken unter Einwirkung der Arbeitskräfte und Fliehkräfte bei der rotatorischen Arbeitsbewegung. Insofern besteht grundsätzlich die Möglichkeit, das Werkzeug 1 ohne den Deckel 5 zu betreiben.
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Der Deckel 5 bietet aber nicht nur eine zum Schutz gegen Verletzungen oder Betriebsstörungen durch das rotierende Werkzeug 1 wichtige glatte Oberfläche, sondern auch eine Absicherung der Verhakungen zwischen Lamellenhaltern 3 und Arbeitsmittelträger 2, indem der Deckel mit seiner Unterseite die Verhakungen hintergreift und damit sichert. Im vorliegenden Fall ist der Deckel 5 mit einem nach unten weisenden Ringbund 13 versehen, der die radial außenliegenden Verhakungselemente 8 der Lamellenhalter, eingehakt einheitlich auf einem gemeinsamen Radius angeordnet, hintergreift und damit gegen ein Aushaken blockiert.
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Im Übrigen ist auch der Deckel 5 als Kunststoff-Spritzgussteil ausgeführt und weist an seiner dem Arbeitsmittelträger 2 zugewandten Unterseite einen Kranz von – im vorliegenden Fall acht – Rasthaken 14 sowie einen inneren Kranz von – im vorliegenden Fall vier – Rasthaken 15 auf, die in passend ausgebildete Öffnungen 16 bzw. 17 des Arbeitsmittelträgers 2 einzurasten sind, um damit eine einfache, schnelle Verbindung ohne gesonderte Verbindungselemente bereitzustellen. Um die Rasthaken 14 von oben mit einem einfachen Werkzeug, wie einem Schraubenzieher oder Stift, entrasten zu können, weist die Oberfläche des Deckels 5 direkt neben den Verrastungen 14 Stecköffnungen 18 auf, während die Rasthaken 15 für ein Entrasten durch deine zentrale Öffnung 19 des Deckels direkt zugänglich sind.
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In der Einzelteildarstellung nach 4 sind unten noch mehrere Lamellenhalter 3 mit den zugehörigen Lamellenbündeln 4 dargestellt, wobei die Lamellenbündel 4 gemäß der Darstellung oberseitig durch eine Gussleiste 20 mit Lochungen 21 zusammengefasst sein können.
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Die Lamellenhalter 3 sind jeweils aus zwei zueinander parallelen Halteschienen 22, 23 gebildet, die beide nach oben vorstehende parallele Verhakungselemente aufweisen, die in Verhakungsaufnahmen 9 des Arbeitsmittelträgers 2 als Doppelhaken einzuhaken sind und im Doppel eine vergleichmäßigte Einleitung von Arbeitskräften in die Lamellen vorsehen. Die Halteschienen 22, 23 liegen nämlich beidseitig an den Oberkanten der Lamellen 4 an, wenn sie durch eine Verrastung mit Rastzapfen 24 und Rastlöchern 25 gegeneinander gehalten sind, wobei die Rastzapfen 24 die Löcher 21 in den Lamellen 4 durchgreifen. Eine solche Ausführungsform der Halteschienen 22, 23 zur passenden Zusammensetzung der Lamellenhalter ist vorteilhaft durch Kunststoffspritzguss in Großserienfertigung zu erzielen. Dabei sind die Rastzapfen 24 in elastisch-nachgiebiger Form geschlitzt ausgeführt und an der Endseite zu einem konisch zulaufenden Rastkopf gestaltet, der dahinter eine festeinrastende Hinterschneidungsfläche bildet, die hinter der Halteschiene 23 einhakt.
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6 zeigt in Gegenüberstellung zu der vorbeschriebenen Darstellung im unteren Teil der 4 Lamellenhalter und Lamellen zu einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeugs. Hierbei sind wieder Lamellen 4 in einem Bündel zusammengefasst, das oberseitig Lochungen 21 aufweist, durch die Rastzapfen 24 einer Halteschiene 26' durchzustecken sind, um Rastaufnahmelöcher 25 in einer parallelen Halteschiene 27 auf der anderen Seite der Lamellen 4 zu durchgreifen und dahinter zu verrasten.
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Die Halteschienen 26, 26' sind jedoch unterschiedlich zu den Halteschienen 22, 23 der vorbeschriebenen Ausführungsform gestaltet, da sie zur Verhakung mit einem zugehörigen Arbeitsmittelträger 27 gemeinschaftlich Rastzapfen bilden, die in etwa kreisförmige Löcher 28 (vgl. 10) des Arbeitsmittelträgers 27 einzurasten sind. Die insgesamt mit 29 bezeichneten Rastzapfen bestehen aus zwei Rastzapfensegmenten 30, von dem jeweils ein Segment an einer Halteschiene 26 und das andere an der anderen Halteschiene 26' ausgebildet ist, wobei ein etwa kreisförmiger Umriss erzielt wird. Jedoch verbleibt zwischen den Segmenten 30 ein Zwischenraum, in den hinein Segmente 30 zueinander beim Einhaken bzw. Einrasten ausweichen können. Nach oben hin ist die Form der Rastzapfen 30 mit einem Kopf versehen, der am Ende zum leichteren Einführen konisch verjüngt ist und dahinter einspringende Hinterschneidungsflächen bildet, die nach dem Einführen durch den Arbeitsmittelträger 27 hindurch auf dessen Oberfläche als Hinterschneidungsfläche verrasten. Der Arbeitsmittelträger 27 mit rastend eingehakten Lamellenhaltern ist in 8 zu erkennen. Bei dieser Form der Verhakung sind die Lamellenhalter gegen Fliehkräfte und radiale Belastungen bereits durch die Verrastung gesichert, so dass ein Werkzeug 31 gemäß 7 einen Deckel 32 zum besseren Aussehen und zum Berührungsschutz erhalten kann, der gegenüber dem Deckel 5 der vorbeschriebenen Ausführungsform keine funktionell sichernden Vorsprünge wie etwa die Bundleiste 13 aufzuweisen braucht. Der Deckel 32 kann aber in ebenfalls als einstückiges Kunststoff-Spritzgussteil wie der Deckel 5 ausgebildet sein, das mit passenden Verhakungen in Öffnungen des Arbeitsmittelträgers 27 einzurasten ist.
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In den 11, 12 und 13 ist eine hinsichtlich der Form der Lamellen abgewandelte Variante eines Werkzeugs 33 dargestellt, bei dem die Lamellen nicht in rechteckigen Streifen radial strahlenförmig unter der Bestückungsseite angeordnet sind, sondern über den Arbeitsmittelträger 28 radial nach außen überstehen und bis zur Höhe des Arbeitsmittelträgers 28 mit abgerundeten Arbeitskanten verlaufen. Der Arbeitsmittelträger 28 kann dabei übereinstimmend mit dem Arbeitsmittelträger 28 gemäß der vorbeschriebenen zweiten Ausführungsform ausgebildet sein. Auch ein zweckmäßig vorzusehender Deckel 32 kann aus der vorbeschriebenen zweiten Ausführungsform übernommen sein. Die Lamellen 34 sind, wie insbesondere 13 zeigt, außenseitig gegenüber einem inneren geraden Streifen bogenförmig gestaltet und jeweils zwischen abgewinkelte Halteschienen 35, 36 eingefasst, die gegenüber den Halteschienen 26, 26' der vorbeschriebenen Ausführungsform zusätzliche Verrastungen gegeneinander aufweisen. Zur Verhakung mit dem Arbeitsmittelträger 28 sind an den Halteschienen wieder Teile von Rastzapfen ausgebildet, die jeweils paarweise zusammen als zapfenartige Verhakungselemente in kreisförmige Öffnungen des Arbeitsmittelträgers 28 einzubringen und hinter diesen zu verrasten sind.
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Die vorbeschriebenen Ausführungsformen des Werkzeugs liefern einen einfachen und schnell zusammensetzenden Aufbau, insbesondere bei einer Ausführungsform mit Spritzgussteilen aus Kunststoff, wobei solches Material in einer Vielzahl spritzgussfähiger und auch belastungs- und temperaturfester Form zur Verfügung steht.
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Die werkseitige Bestückung eines solchen Werkzeugs mit ggf. variierenden Lamellen ist durch die Festlegung der Lamellenhalter über Verhakungen variabel und einfach. Insbesondere ist auch der Gebrauch des entsprechenden Werkzeugs, das routinemäßige verschleißbedingte Auswechselungen erfordert, für den Benutzer einfach und unkritisch durchzuführen. Gleichzeitig ist die Gestaltung des Werkzeugs mit einer stabilen zusammenhängenden Plattenform eines Arbeitsmittelträgers und mit insgesamt unter dem Arbeitsmittelträgerangeordneten Lamellenmaterialsparend und dementsprechend günstig in Großserienfertigungen herzustellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202014000852 [0001]
- DE 202014000852 U [0004]
