Die Erfindung betrifft eine Unterwasser-Bearbeitungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des An spruchs 1.

Derartige Unterwasser-Bearbeitungsmaschine, die mit einem Werkzeughalter mit einem Trägerkör per für eine Werkzeugnabe für die Aufnahme eines entsprechenden Rotationswerkzeuges, wie Frä ser, Säge, Bohrer und dergleichen, versehen ist, wird maßgeblich im Offshore-Bereich für Arbeiten unter Wasser, etwa an Bohrinseln, verwendet. Dabei handelt es sich um einen kritischen Bearbei tungsbereich unter Wasser, wobei die Bearbeitungsmaschine nur mit Aufwand zugänglich ist. In dem Falle, wenn sich das Bearbeitungswerkzeug, eine Säge oder ein Fräser an dem zu bearbeitenden Teil unter Wasser festsetzt und nicht mehr gelöst werden kann, ist es außerordentlich schwierig, hier Abhilfe zu schaffen, da die Bearbeitungsmaschine dann nicht nach oben gezogen werden kann. Auch im Fall einer Beschädigung des Bearbeitungswerkzeuges, etwa einer Säge, bedarf es einer entsprechenden Reparatur und damit eines Fösens des werkzeugaufnehmenden Trägers, das heißt Nabe, und zwar unter Bedingungen, die nicht durch menschliche Entsperrung des Bauteils möglich sind. Da zudem die Bearbeitungsmaschinen unter Wasser, und zwar zumeist in einem Bereich von 20 bis 50 m unter Meeresspiegel, eingesetzt werden und damit nur schwer und umständlich zugäng lich sind, ist das Fösen einer entsprechenden Werkzeugnabe entsprechend schwierig, was natürlich auch für die Montage zutrifft. Eine unmittelbare manuelle Entsperrung des Bauteils ist nämlich nicht möglich. Zudem ist es für diesen Unterwasserbetrieb erforderlich, hohe Verschlusskräfte zu erzeu gen. Entsprechend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Untcrwasscr-Bcarbcitungsmaschinc mit einem Werkzeughalter zu schaffen, der eine schnelle und einfache Werkzeugwechselung und Mon tage ermöglicht und hierbei auch hohe Verschlusskräfte nach erfolgter Montage ermöglicht und dies bei möglichst einfachem Aufbau des Werkzeughalters.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthal tenden Merkmale gelöst, wobei zweckmäßige Weiterbildungen durch die in den Unterau sprächen enthaltenen Merkmale gekennzeichnet sind.

Nach Maßgabe der Erfindung weist der Werkzeughalter mindestens einen Entriegelungskolben im Werkzeughalter auf, der Teil einer Kolben-/Zylindereinheit ist und bezüglich des Werkzeughalters bei entsprechender Druckbeaufschlagung der Zylinderkammer, die sich vorzugsweise auf der Werk zeughalterinnenseite des Kolbens befindet, in Richtung der Werkzeugnabe ausgerückt werden kann. Im Nabenring der Wechselnabe ist ein mit dem Entriegelungskolben bzw. -bolzen in Verriegelungs stellung ausgerichteter Sperrbolzen aufgenommen. Dieser ist auf seiner vom Kolben weg gerichteten Seite an seinem stirnseitigen Ende vorzugsweise durch ein Federelement vorspannbar. Ferner weist dieser Sperrbolzen auf seinem dem Werkzeughalter zugewandten Ende, vorzugsweise seinem stirn seitigen Ende, einen Verriegelungsbolzen auf, der in Verriegelungsstellung mit dem Trägerkörper verriegelt wird, insbesondere in eine dort vorhandene entsprechende Verriegelungsausbildung ein greift. Dieser Verriegelungsbolzen wirkt mit einer derart ausgebildeten Nocke am stirnseitigen Ende des Nabenrings zusammen, dass bei Ausrücken des Entriegelungskolbens, der insbesondere als Bol zen ausgebildet ist, der Sperrbolzen der Wechselnabe in den Nabenring unter Aufbau einer Vor spannung des nabenseitigen Federelementes gedrückt wird, wobei der Verriegelungsbolzen durch die Nabe aus der Verriegelungsausbildung im Sperrbolzen ausgerückt wird, so dass damit die Wech selnabe ohne Weiteres vom Werkzeughalter lösbar ist. Vorzugsweise ist der Trägerkörper ein Kupp lungsaufnahmekörper, mit dem die Wechselnabe gekoppelt werden kann.

Durch diesen Mechanismus ist nicht nur eine sehr schnelle und einfache Lösbarkeit der Wechselna be und auch der Montage ermöglicht, vielmehr ergibt sich auch eine sehr hohe Verschlusskraft mit einer sehr wirksamen Verriegelung zwischen Wechselnabe und Werkzeughalter der Bearbeitungs maschine. Dies ist insbesondere wichtig im Falle eines Festfressens des Bearbeitungswerkzeuges, welches von dem zu bearbeitenden Gegenstand unter Wasser nicht mehr gelöst werden kann. Nach Maßgabe der Erfindung kann in einfacher Weise die Wechselnabe von der Bearbeitungsmaschine gelöst, diese hochgezogen und über Wasser bedarfsweise mit einer neuen Wechselnabe mit entspre- chendem Bearbeitungs Werkzeug versehen werden. Natürlich ist auch das Lösen der Wechselnabe mittels Taucher unter Wasser möglich, gegebenenfalls auch eine Montage unter Wasser, in dem eine entsprechende Wechselnabe nach unten gebracht und dort mit der Bearbeitungsmaschine montiert wird. Beide Möglichkeiten stehen zu Gebote.

Zweckmäßigerweise sitzt auf dem Nabenring ein Verschiebering, der einen Arretierungsbolzen trägt, der durch eine, vorzugsweise durch ein Langloch gebildete Führungsöffnung im Nabenring greift und verschiebefest mit dem Sperrbolzen verbunden ist. Dies ist vorteilhaft für die Montage der Wechselnabe. Wird der Verschiebering in Richtung des Nabenflansches des Sperrbolzens bewegt bzw. gedrückt, was manuell erfolgen kann, dann wird das dem Sperrbolzen zugeordnete Federele ment vorgespannt und baut eine Rückstellkraft auf, die - so freigelassen - den Sperrbolzen aus dem Inneren des Nabenrings nach außen drückt und zwar in Richtung des Werkzeughalters. In dieser Stellung, in welcher der Verschiebering zum Nabenflansch bewegt ist, kann eine Festlegung durch Klammern erfolgen, so dass der Verschiebering und damit auch der ausgerückte Verriegelungsbol zen in dieser Position festgelegt sind. Damit kann die Wechselnabe in einfacher Weise auf das Bear beitungswerkzeug aufgesteckt werden. Bei entkoppeltem Zustand der Wechselnabe, insbesondere wenn der Verschiebering in Richtung zum Nabenflansch festgelegt ist, ragt der Verrieglungsbolzen bzw. Spannsatz aus dem Trägerkörper heraus und zeigt so, seine entsicherte Präsenz. Setzt man den Verschiebering frei, dann wird durch die Vorspannung des Federelements der Sperrbolzen in Rich tung auf den Werkzeughalter gedrückt mit der Folge, dass der Verriegelungsbolzen in die Rie gelausnehmung des Trägerkörpers einrückt und damit sehr schnell die sichere Verriegelungsposition zwischen Wechselnabe und Werkzeughalter in baulich einfacher Weise ermöglicht wird. Mit seinem unteren Ende hegt der Verriegelungsbolzen bzw. Spannsatz dabei vorzugsweise flächenbündig in der Riegelausnehmung des Trägerkörpers.

Zweckmäßigerweise weist auch der Entriegelungskolben auf seiner kammerfernen Seite ein Fe derelement auf. Wird der Kolben ausgerückt, was durch Druckbeaufschlagung in hydraulischer oder pneumatischer Weise des Kolbens erfolgen kann, der vorzugsweise als Bolzen ausgebildet ist, dann wird das Federelement vorgespannt und baut eine Rückstellkraft auf, die in Richtung einer Bewe gung des Entriegelungskolbens nach links, also in das Innere des Werkzeughalters wirkt. Dies hat zur Folge, dass dann, wenn die Wechselnabe entfernt wird und die Zylinderkammer des Kolbens druckentlastet wird, automatisch der Kolben wieder in seine Ruhestellung in das Innere des Werk zeughalters gedrückt wird. Zweckmäßigerweise ist der Sperrbolzen in einer Bohrung des Nabenrings aufgenommen, und zwar translatorisch, also hin und her verschiebbar.

Auch der Verriegelungsbolzen ist translatorisch aufgenommen, und zwar dergestalt, dass er von radial nach innen radial nach außen bewegt werden kann. Hierzu ist der Verriegelungsbolzen zweckmäßigerweise in einer Bohrung des Nabenrings aufgenommen und damit zwangsgeführt. Zweckmäßigerweise weist der Verriegelungsbolzen an seinem unteren Ende, also an dem radial inneren Ende, eine Riegelnase auf, die in einfacher Weise durch eine Schrägfläche ausgebildet sein kann.

Zweckmäßigerweise ist auch die Riegelausbildung im Trägerkörper durch eine mit der Riegelausbil dung im Verriegelungsbolzen komplementären Ausnehmung, insbesondere in Form einer gleichge richteten Schrägfläche versehen, die den Boden der Riegelausnehmung im Trägerkörper bildet.

In besonders zweckmäßiger Weise ist es vorgesehen, dass über den Umfang der Bearbeitungsma schine, also insbesondere über den Umfang des Trägerkörpers und der Wechselnabe, mehrere Ver riegelungsvorrichtungen vorgesehen sind, vorzugsweise mit gleichmäßigem Winkelabstand zuei nander. Geeignet haben sich insbesondere drei über den Umfang verteilt angeordnete Verriege lungsvorrichtungen, insbesondere aber auch zwei, sechs oder acht Verriegelungsvorrichtungen, wo bei je nach Bauart auch eine andere Anzahl von Verriegelungs Vorrichtungen anwendbar ist. Zweck mäßigerweise ist dies abhängig von der jeweils erforderlichen axialen Haltekraft.

Zweckmäßigerweise ist die Nocke durch eine im Querschnitt schräg verlaufende Stegausbildung gebildet, auf der der Verriegelungsbolzen in Art eines Reiters sitzt und je nach Bewegungsrichtung bzw. translatorischen Bewegung der Nocke auf- und abbewegt wird, also in Entriegelungsstellung nach oben oder in die Verriegelungsstellung radial nach unten bewegt wird. Aufgrund der schrägver laufenden Anordnung der Nocke im Verriegelungsbolzen wird ein hoher Formschluss bzw. Flä chenverbund erzeugt, wenn der Verriegelungsbolzen in Verriegelungsposition zum Trägerkörper gesichert ist und zwar mit hohen Halte- und Verschlusskräften.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung be schrieben. Darin zeigen in rein schematischer Darstellung

Fig. 1 eine Teilansicht einer Unterwasser-Bearbeitungsmaschine mit einem Werkzeughalter und einer daran angeordneten Wechselnabe in Verriegelungsstellung Fig. 2 eine Darstellung gemäß Fig. 1 mit entriegelter und abgenommener Wechselnabe.

Fig. 1 zeigt eine Unterwasser-Bearbeitungsmaschine für die Bearbeitung im Offshore -Bereich mit tels Fräsern, Bohrern, Sägen oder dergleichen mit einem Werkzeughalter 2 und einem darin in einer zentralen Bohrung aufgenommenen Trägerkörper 4, dessen Achse koaxial mit der zentralen Rotati onsachse der Bearbeitungsmaschine zusammenfällt. Auf dem zylindrisch ausgebildeten Trägerkör per 4 ist eine mit 6 bezeichnete Wechselnabe in Verriegelungsstellung gemäß der Fig. 1 aufgenom men, die mit einem Nabenflansch 8 und einem zentrischen rotationszylindrischen Nabenring 10 ausgebildet ist. Wie Fig. 1 zeigt, ist der Nabenring 10 auf einem vom Werkzeughalter 2 vorstehen den zylindrischen Hülsenabschnitt 12 des Trägerkörpers 4 aufgenommen. Zur Verriegelung der Wechselnabe 6 mit dem Werkzeughalter 2 ist mindestens eine im Folgenden beschriebene Verriege lungsvorrichtung vorgesehen, wobei zweckmäßigerweise mehrere mit gleichem Winkelabstand über den Umfang des Werkzeughalters bzw. des Trägerkörpers und der Wechselnabe 6 angeordnete Ver riegelungseinrichtungen vorgesehen sein können, insbesondere drei, vier, sechs oder acht Verriege lungseinrichtungen, je nach Größe, Leistungsauslegung und Bautypus der Bearbeitungsmaschine. Insofern wird im Folgenden lediglich eine Verriegelungs Vorrichtung näher beschrieben, die auch in den Fig. 1 und 2 entsprechend dargestellt ist.

Die Verriegelungs Vorrichtung weist eine allgemein mit 14 bezeichnete Kolbenzylindereinrichtung auf, deren Kolben mit 16 bezeichnet ist. Am nabenfernen Ende des Kolbens 16 ist eine Zylinder- kammer 18 ausgebildet, die von extern mit Druck hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagt wer den kann.

Ausgerichtet mit der Kolbenachse ist auf Seiten der Wechselnabe 6 ein Sperrbolzen 20 vorgesehen, der in einer Bohrung 22 des Nabenringes 10 translatorisch verschiebbar aufgenommen ist. Sowohl die Kolbenachse wie auch die in der in Verriegelungsstellung nach Fig. 1 mit der Kolbenachse aus gerichtete Achse des Sperrbolzens 20 sind parallel mit der Rotations- bzw. axialen Achse der Bear beitungsmaschine bzw. des Trägerkörpers 4. Der Kolben 16 und der ebenso translatorisch ver schiebbare Sperrbolzen 20 sind jeweils durch ein Federelement vorspannbar, wobei ein Federele ment 24 in einer Ausnehmung 26 des Sperrbolzens 20 aufgenommen ist und an einen in den Naben flansch 8 eingeschraubten Schraubbolzen angelegt ist, der mit dem Bezugszeichen 28 bezeichnet ist. Dies hat zur Folge, dass dann, wenn der Sperrbolzen 20 gemäß Fig. 1 nach rechts bewegt wird, das Federelement 24 entsprechend vorgespannt wird und eine Rückstellkraft aufbaut, die in Richtung des Sperrbolzens 20 nach links zum Werkzeughalter 2 gerichtet ist. Am Kolben 16 ist ein Federelement 30 angeordnet, und zwar am Ende des Kolbens 16, der zur Nabe 6 hin gerichtet ist. Auch hier gilt, dass dann, wenn der Kolben 16 nach rechts ausgerückt wird, die Feder 30 unter Vorspannung gerät und damit eine Rückstellkraft auf den Kolben 16 aufbaut, die in Richtung des Kolbens nach links wirkt.

Der Sperrbolzen 20 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel an seinem dem Werkzeughalter 2 zugerichteten Ende eine Nocke 32 auf, die vom stirnseitigen Ende des Sperrbolzens 20 in Richtung des Werkzeughalters 2, also von der Nabe weg gerichtet, vorspringt. Die im Schnitt dargestellte Nocke 32 bildet insoweit einen schräg verlaufenden Steg 32 bzw. einen schräg verlaufenden Flansch, der vom stirnseitigen Ende des Bolzens 20 in Richtung des Werkzeughalters 2 radial von innen nach oben verläuft. Auf dieser Nocke 32 sitzt, sozusagen als Reiter, eine mit einer mit dem Flansch 32 komplementären Ausnehmung versehener Verriegelungsbolzen 34, der längs der Nocke 32 verschiebbar ist. Der Verriegelungsbolzen 34 durchgreift den Nabenring 10 und greift mit seinem unteren Ende gemäß Fig. 1 in eine hier als Riegelausnehmung ausgebildete Riegelausbildung 38 im Trägerkörper 4, genauer gesagt im zylinderförmigen Hülsenabschnitt 12 ein, wodurch sich die Ver riegelungsposition für die Wechselnabe 6 ergibt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Verriegelungsbolzen 34 an seinem unteren Ende, also dem zum Trägerkörper hin gerichteten Ende, eine mit 36 bezeichnete Riegelnase auf, die hier durch eine Schrägfläche gebildet ist, deren Schräge sich im dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 von links nach rechts und damit radial nach unten erstreckt. Die Riegelnase 36 greift in eine komplementär ausgebildete Riegelausbildung in Form einer Riegelausnehmung 38 ein, die eine Sperrschulter 40 aufweist.

Auf dem Nabenring 10 sitzt ein Verschiebering 42, der axial auf der Außenumfangsfläche des Nabenrings 10 geführt ist und über einen Arretierungsbolzen 44, der den Nabenring 10 durchgreift, fest mit dem Sperrbolzen 20 verbunden ist und hierbei gemäß dargestelltem Ausführungsbeispiel in eine Schraubbohrung des Sperrbolzens 20 eingreift und über einen Schraubverbund mit dem Bolzen 20 fest verbunden ist. Der Arretierungsbolzen 44 durchgreift hierbei in eine in Längsrichtung sich erstreckende, insbesondere als Langloch ausgebildete Führungsöffnung 46 im Nabenring 10 ein bzw. durchgreift diese Öffnung 46, dergestalt, dass dann, wenn der Verschiebering 42 nach rechts bewegt wird, ebenso der Sperrbolzen 20 nach rechts und mit Aufbau einer Vorspannung auf das Federelement 24 bewegt wird, und zwar in Richtung Nabenflansch 8. Wird der Sperrbolzen 20 nach rechts bewegt, dann läuft der Verriegelungsbolzen 34 auf der gleichzeitig mit dem Kolben nach rechts bewegten Nabe nach oben, und zwar radial nach oben infolge der Zwangsführung des Verrie gelungsbolzens 34 in einer Bohrung 48 des Nabenrings 10, was eine Entriegelung der Nabe bewirkt. Um die mit dem Trägerkörper 4 verriegelte Wechselnabe 6 im Fall einer Beschädigung eines Rotati onswerkzeugs, etwa einer Säge, vom Werkzeughalter 2 unter Wasser auszuspannen, wird die Zylin derkammer 18 des Werkzeughalters 2 mit Druck, entweder hydraulisch oder pneumatisch, beauf schlagt, so dass der Kolben 16 nach rechts aus dem Werkzeughalter 2 bewegt wird und hierbei auf grund des Kontakts mit der Nocke 32 den Sperrbolzen 20 nach rechts gegen das vorzugsweise als Druckfeder ausgelegte Federelement 24 bewegt, welches vorgespannt wird. Dadurch fährt der Ver riegelungsbolzen 34, der als Reiter auf dem Steg 32 sitzt, zwangsläufig nach oben und gelangt aus der Verriegelungsstellung heraus in die Entriegelungsstellung, in welcher der Verriegelungsbolzen 34 aus der in Fig. 1 dargestellten Verriegelungsstellung mit Eingriff Riegelnase 36 in die Riegelaus nehmung 38 nach oben ausgerückt ist. In dieser Stellung, also Entriegelungsstellung, kann die Wechselnabe 6 nach rechts hin abgezogen werden, um die Bearbeitungsmaschine nach oben zu zie hen und einen Wechsel des Bearbeitungs Werkzeugs vorzunehmen.

Zum Zwecke der Montage wird gemäß Darstellung in Fig. 2 der Verschiebering 42 nach rechts in Richtung auf den Nabenflansch 8 manuell oder motorisch gedrückt, wobei durch den Arretierungs bolzen 44 auch der Sperrbolzen 20 nach rechts mitbewegt wird, und zwar unter Federvorspannung des Federelements 24, das hier zweckmäßigerweise als Druckfeder ausgebildet ist. Mit der Bewe gung des Sperrbolzens 22 nach rechts in Richtung des Nabenflansches 8 aufgrund der entsprechen den Verschiebung des Verschieberings 42 wird der Verriegelungsbolzen 34 aufgrund seiner Zwangsführung auf der Nocke 32 nach oben geführt und befindet sich damit in Entriegelungsstel lung, so dass in dieser Stellung die Wechselnabe 6 in einfacher Weise auf den Trägerkörper 4, der in Fig. 2 links dargestellt ist, aufgezogen bzw. aufgeschoben werden kann. Der für die Montagestellung rechts in Richtung auf den Nabenflansch 8 gedrückte Verschiebering 42 kann in der ausgerückten Position des Verriegelungsbolzens 34 mit der Wechselnabe 6, insbesondere dem Nabenflansch 8, verklammert und damit zweckmäßigerweise arretiert werden, was in geeigneter Weise erfolgen kann, insbesondere beispielsweise durch entsprechende Stahlklammern bzw. einem federnden Druckstück. Werden diese gelöst, dann wird der Sperrbolzen 22 infolge der Vorspannung des Fe derelements 24 nach links gedrückt, wobei der gemäß der Fig. 2 ausgerückte Entriegelungsbolzen 16 nach links, das heißt in das Innere des Werkzeughalters 2, gedrückt wird unter Entlastung des Fe derelements 30, so dass dann der Verriegelungsbolzen 34 in die Riegelausnehmung 38 des Träger körpers 4 eingreift und damit die Riegelnase 36 des Verriegelungsbolzens 34 gegen die Sperrschul ter 40 anliegt und damit die Wechselnabe 6 fest mit dem Werkzeughalter 2 verbunden bzw. gekop pelt ist. Aufgrund des dargestellten Mechanismus werden hierbei hohe Verschlusskräfte bei gleich zeitig geringer Vorspannung erzeugt. Mit dem Verriegelungsmechanismus wird eine hohe Ver schlusssicherheit erzeugt. Der formschlüssige Flächen verbünd des Sperrbolzens bzw. der Verriege- lungsvorrichtung kann durch geeignete Wahl der Größe und Steigungsfaktoren je nach Anwen dungsfall ausgelegt werden. Dieses beschriebene System eignet sich insbesondere zum Lösen eines Werkzeugträgers, hier einer Wechselnabe, unter Wasser.