Titel

Befestigungsflansch in einer Werkzeugmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf einen Befestigungsflansch in einer Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Stand der Technik

In der DE 10 2007 018 467 A1 wird eine motorisch angetriebene Werkzeugmaschine beschrieben, die eine Werkzeugwelle aufweist, an deren Stirnseite eine Befestigungsvorrichtung zur Aufnahme und Befestigung des Werkzeugs lösbar angeordnet ist. Die Befestigungsvorrichtung ist ringförmig ausgebildet und reibschlüssig auf die Werkzeugwelle aufgesetzt, wobei gemäß einer in der DE 10 2007 018 467 A1 beschriebenen Ausführungsvariante auch eine formschlüssige Verbindung zwischen Befestigungsvorrichtung und Werkzeugwelle in Betracht kommt.

An der freien Stirnseite weist die Befestigungsvorrichtung axial überstehende, über den Umfang gleichförmig verteilte Noppen auf, die Formschlusselemente bilden und in Montageposition in korrespondierende Ausnehmungen in einer Befestigungsplatte des Werkzeugs einragen. Die Verbindung wird durch Aufdrücken der Befestigungsplatte auf die Noppen der ringförmigen Befestigungsvorrichtung hergestellt.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug über einen Befestigungsflansch an der Antriebswelle einer Werkzeugmaschine so zu sichern, dass zum einen hohe Antriebsmomente übertragen werden können und zum andern verschiedene Anschlussgeometrien von unterschiedlichen Werkzeugen mit der Antriebswelle verbunden werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 ge- löst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.

Der erfindungsgemäße Befestigungsflansch in einer Werkzeugmaschine bildet einen austauschbaren Adapter, über den ein Werkzeug mit der Antriebswelle der Werkzeugmaschine verbunden werden kann. Für verschiedene Anschlussgeo- metrien der Werkzeuge können unterschiedliche Adapter eingesetzt werden, e- benso für verschiedene Anschlussgeometrien auf Seiten der Antriebswelle. Auf diese Weise ist es mit einfachen Maßnahmen möglich, unterschiedliche Werkzeuge mit unterschiedlichen Antriebswellen der Werkzeugmaschinen zu verbinden.

Bei der Werkzeugmaschine handelt es sich vorzugsweise um eine handgeführte Werkzeugmaschine mit einem motorischen Antrieb, insbesondere einem elektrischen Antriebsmotor. Als Werkzeugmaschine kommen beispielsweise Schneidoder Schleifgeräte in Betracht.

Der austauschbare Befestigungsflansch weist zum einen Formschlusselemente auf, die zur Verbindung mit dem Werkzeug dienen, wobei die Formschlusselemente an dem Befestigungsflansch vorzugsweise komplementär zu den zugeordneten Formschlusselementen an dem Werkzeug ausgebildet sind. Bei den Formschlusselementen handelt es sich beispielsweise um Formschlussnoppen, die an einer Stirnseite des Befestigungsflansches entlang eines Kreises oder einer sonstigen Geometrieform angeordnet sind. Möglich sind aber auch Form- schlussausnehmungen am Befestigungsflansch. Des Weiteren ist der Befestigungsflansch mit einer als Ausnehmung ausgeführten Formschlussgeometrie versehen, die zur Verbindung mit der Antriebswelle der Werkzeugmaschine dient. Die Formschlussgeometrie besitzt in Umfangsrich- tung einen nicht-runden Querschnitt, so dass in Umfangsrichtung im verbundenen Zustand zwischen dem Befestigungsflansch und der Antriebswelle in Um- fangsrichtung ein Formschluss herrscht, der die Übertragung auch hoher Antriebsmomente ermöglicht. Da auch die Verbindung zwischen dem Befestigungs- flansch und dem Werkzeug in Umfangsrichtung mit Formschluss ausgeführt ist, können auch zwischen dem Befestigungsflansch und dem Werkzeug entsprechende Antriebsmomente übertragen werden. Aufgrund der lösbaren Befestigung des Befestigungsflansches auf der Antriebswelle kann durch einen Austausch mit einem Befestigungsflansch mit einer anderen Geometrie auf schnelle und einfache Art und Weise eine Adapterfunktion realisiert werden, um Werkzeuge mit unterschiedlichen Anschlussgeometrien mit der Antriebswelle verbinden zu können. Des Weiteren ist es möglich, gleiche Werkzeuge an verschiedene Werkzeugmaschinen mit unterschiedlichen Anschlussgeometrien auf Seiten der Antriebswelle zu verbinden.

Die Formschlussgeometrie zur Verbindung mit der Antriebswelle umfasst gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführung eine Mehrzahl von einzelnen Bohrungen, die über den Umfang verteilt sind. Die Bohrungen dienen zur Aufnahme von axial überstehenden Formschlusselementen in Form von Noppen oder dergleichen an der Antriebswelle. Grundsätzlich kommt auch eine umgekehrte Ausführung in Betracht, bei der die Formschlussgeometrie axial überstehende Noppen oder Ähnliches aufweist, die zur Verbindung mit der Antriebswelle in zugeordnete Ausnehmungen an der Stirnseite der Antriebswelle zu verbringen sind. In Umfangsrichtung gesehen besitzt diese Ausführung einen nicht-runden Querschnitt, da die einzelnen Bohrungen nicht miteinander verbunden sind. Anstelle von Bohrungen können auch Langlöcher oder Schlitze vorgesehen sein, die wie die Bohrung als vollständig umschlossene Ausnehmung ausgeführt sind. In Betracht kommen auch Ausführungen, bei denen die kreisrunden Bohrungen, Langlöcher oder Schlitze nicht umschlossen sind, sondern zu einer zentrischen Ausnehmung hin geöffnet sind.

Die zentrische Ausnehmung kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung Bestandteil der Formschlussgeometrie zur Verbindung mit der Antriebswelle sein, wobei der Begrenzungsrand der zentrischen Ausnehmung unrund ausgeführt ist. Beispielsweise kann der innere Begrenzungsrand der zentrischen Ausnehmung als Polygon oder Mehrkantgeometrie ausgeführt sein. In Betracht kommen auch radiale Spitzen, die untereinander über geradlinige oder gekrümmte Verbindungslinien verbunden sind. Die Antriebswelle besitzt für ein formschlüssiges Ineinandergreifen eine korrespondierende Querschnittsgeometrie. Derartige Ausführungen weisen den Vorteil auf, dass die Mehrkant- Querschnittsgeometrie der zentrischen Ausnehmung auf verschiedene Querschnittsgeometrien der Antriebswelle passt, so dass ein Befestigungsflansch für verschiedene Antriebswellen verwendet werden kann.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass der Befestigungsflansch als Formschlussgeometrie sowohl einzelner Bohrungen als auch die zentrische Ausnehmung mit unrundem Begrenzungsrand umfasst. Die Bohrungen und die zentrische Ausnehmung weisen hierbei parallele Achsen auf. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass der Befestigungsflansch auf eine noch größere Anzahl unterschiedlich ausgeführter Antriebswellen passt, da alternativ - gegebenenfalls zusätzlich - eine Verbindung entweder über die entlang eines Kreises angeordneten, einzelnen Bohrungen oder über die zentrische Ausnehmung mit nicht-rundem Begrenzungsrand erfolgen kann.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung weist die Formschlussgeometrie eine Vertiefung mit nicht-rundem Querschnitt an einer Stirnseite des Befestigungsflansches auf. Die Vertiefung erstreckt sich in Achsrichtung nur über einen Teilbereich der Dicke des Befestigungsflansches. Diese Ausführung wird insbesondere mit einer zentrischen Ausnehmung kombiniert, welche von der Vertiefung umschlossen ist. Die Vertiefung ist beispielsweise als Mehrkantgeometrie oder als Polygonzug oder dergleichen ausgeführt. In die Vertiefung kann die korrespondierend geformte Stirnseite der Antriebswelle eingeführt werden, wobei durch die zentrische Ausnehmung beispielsweise eine Verbindungsschraube geführt werden kann, welche in ein Innengewinde an der Stirnseite der Antriebswelle eingeschraubt werden kann.

Der Befestigungsflansch ist vorzugsweise als geschlossener Ring ausgeführt, wobei grundsätzlich auch eine Ausführung als offener Ring in Betracht kommt, bei dem ein Segment in der Ringwandung frei bleibt, so dass die zentrische Ausnehmung nicht vollständig von der Ringwand eingeschlossen ist. Das frei bleibende Segment stellt ebenfalls eine nicht-runde Querschnittsgeometrie dar.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 einen ringförmigen Befestigungsflansch in verschiedenen Ansichten, welcher eine zentrische Ausnehmung mit einem Begrenzungsrand in Form eines Polygonzuges aufweist, wobei an einer Stirnseite des Befestigungsflansches kreisförmig verteilt axial überstehende Noppen zur Verbindung mit einem Werkzeug angeordnet sind,

Fig. 4 ein Befestigungsflansch in einer weiteren Ausnehmung, bei der die zentrische Ausnehmung vier sich radial erstreckende Spitzen aufweist, Fig. 5 ein Befestigungsflansch in einer weiteren Ausführung, bei der die axial überstehenden Noppen über den Umfang ungleichmäßig verteilt sind,

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Befestigungsflansch als offener Ring ausgebildet ist,

Fig. 7 und 8

ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem in die den Noppen gegenüberliegenden Stirnseite eine Mehrkant-Vertiefung eingebracht ist, Fig. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem in den Ring des Befestigungsflansches zur zentrischen Ausnehmung hin offene Langlöcher eingebracht sind,

Fig. 10 bis 12

ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Befestigungsflansch zweiteilig mit zwei stirnseitig aneinander liegenden Flanschteilen aufgebaut ist und die beiden Flanschteile Ausnehmungen mit unterschiedlicher Querschnittsgeometrie aufweisen.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In den Figuren ist ein ringförmiger Befestigungsflansch 1 dargestellt, welcher als Adapter zur Anbindung eines Werkzeugs an die Antriebswelle einer Werkzeugmaschine dient, insbesondere einer Handwerkzeugmaschine. Im ersten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3 weist der ringförmige Befestigungsflansch 1 eine zentrische Ausnehmung 2 mit einem nicht-runden, inneren Begrenzungsrand 3 auf, welcher als Polygonzug mit einer Vielzahl ebener, zueinander winklig ausgerichteter Einzelflächen ausgeführt ist. An einer Stirnsei- te 4 des Befestigungsflansches 1 sind gleichmäßig über den Umfang entlang eines Kreises verteilt axial überstehende Noppen 5 ausgebildet, welche die Funktion von Formschlusselementen haben. Die Noppen 5 befinden sich benachbart zum radial außen liegenden Rand des Befestigungsflansches 1. Im montierten Zustand ragen die Noppen 5 in zugeordnete Ausnehmungen an dem Werkzeug ein, welches mit der Antriebswelle der Werkzeugmaschine zu verbinden ist. Dadurch entsteht in Umfangsrichtung eine formschlüssige Verbindung.

Aufgrund der polygonartigen Ausführung des inneren Begrenzungsrandes 3 der zentrischen Ausnehmung 2, mit der der Befestigungsflansch 1 auf die Antriebs- welle aufgesteckt wird, besteht auch zwischen Antriebswelle und Befestigungsflansch eine formschlüssige Verbindung in Umfangsrichtung, so dass insgesamt ein Antriebsmoment von der Antriebswelle auf das Werkzeug übertragbar ist.

Im Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3 sind in den Befestigungsflansch 1 mehrere über den Umfang verteilte Bohrungen 6 eingebracht, deren Achse parallel zur Achse der zentrischen Ausnehmung 2 verläuft. Insgesamt sind vier über den Umfang verteilte derartige Bohrungen 6 eingebracht. Die Bohrungen 6 haben ebenfalls die Funktion von Formschlusselementen und dienen entweder zur Verbindung mit der Antriebswelle oder zur Verbindung mit dem Werkzeug.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist die zentrische Ausnehmung 2 im ringförmigen Befestigungsflansch 1 mit insgesamt vier radial verlaufenden Spitzen versehen, welche jeweils pfeilförmig ausgebildet sind und eine abgerundete Spitze aufweisen, wobei die Seitenflächen der Pfeile nicht geradlinig ausgeführt sind, sondern sich aus mehreren gekrümmten und geradlinigen, winklig zueinander ausgerichteten Abschnitten bestehen. Auch die Verbindungsabschnitte zwischen den Spitzen sind nicht geradlinig ausgebildet. Die zentrische Ausnehmung 2 dient zur Verbindung mit der Antriebswelle der Werkzeugmaschine.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist der Befestigungsflansch 1 ähnlich im ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt, jedoch sind die Noppen 5 nicht gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt, sondern es bestehen zwischen jeweils zwei benachbart angeordneten Noppen 5 Lücken ohne derartige Noppen. Der Befestigungsflansch 1 ist im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ebenfalls mit Bohrungen 6 versehen, deren Achse parallel zur Achse der zentrischen Aus- nehmung 2 verläuft.

Auch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ist ähnlich wie das erste Ausführungsbeispiel ausgeführt, jedoch ist der Befestigungsflansch 1 nicht als geschlossener, sondern als offener Ring ausgebildet. In der Wandung des Befesti- gungsflansches fehlt ein Segment, welches sich über einen Winkelbereich von etwa 30° erstreckt.

Im Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 7 und 8 ist die zentrische Ausnehmung 2 als Bohrung ausgebildet, deren Begrenzungsrand 3 eine kreisrunde Quer- schnittsgeometrie besitzt. In die den Noppen 5 abgewandte Stirnseite 7 ist eine

Vertiefung 8 in Form eines Mehrkants eingebracht, wobei die Vertiefung 8 die zentrische Bohrung 2 umschließt. Aufgrund des nicht-runden Querschnitts der Vertiefung 8 kann die in die Vertiefung eingreifende Stirnseite der Antriebswelle formschlüssig mit dem Befestigungsflansch gekoppelt werden, wobei über die zentrische Ausnehmung 2 beispielsweise eine Schraube hindurchgeführt werden kann, über die der Befestigungsflansch 1 mit der Antriebswelle fest verbunden wird. Die Schraube 1 greift hierbei in ein Innengewinde in der Stirnseite der Antriebswelle ein. Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Befestigungsflansch 1 , welcher als umlaufender Ring ausgeführt ist und eine zentrische Ausnehmung 2 mit polygonartigem Begrenzungsrand 3 aufweist. Die Formschlussgeometrie um- fasst des Weiteren als Langlöcher 9 ausgeführte Ausnehmungen, die in den Ring eingebracht sind und sich zur zentrischen Ausnehmung 2 hin öffnen. Diese Lang- löcher 9 weisen die gleiche Funktion wie die Bohrungen 6 beispielsweise in Fig.

2 oder Fig. 5 auf und nehmen die Funktion von Formschlusselementen ein, über die eine formschlüssige Verbindung entweder mit der Antriebswelle oder mit dem Werkzeug hergestellt werden kann. Die Langlöcher 9 erstrecken sich in Radialrichtung. In den Fig. 10 bis 12 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Befestigungsflansches 1 dargestellt. Fig. 10 zeigt eine erste Stirnseite des Befestigungsflansches, Fig. 1 1 eine Seitenansicht und Fig. 12 die zweite, gegenüberliegende Stirnseite.

Der Befestigungsflansch 1 ist zweiteilig aufgebaut und besitzt zwei stirnseitig aneinander liegende Flanschteile 1 a und 1 b, wobei jedes Flanschteil mit einer zentrischen Ausnehmung 2 versehen ist. Jedes Flanschteil ist ringförmig ausgebildet, die beiden Flanschteile 1 a, 1 b besitzen die gleiche Längsachse. Die aneinander liegenden Stirnseiten der Flanschteile 1 a, 1 b liegen an einer Mittelebene 10 durch den Befestigungsflansch 1 .

Die beiden Flanschteile 1 a, 1 b sind als separate Bauteile ausgeführt und fest miteinander verbunden. Die Verbindung erfolgt vorzugsweise in einer stoff- schlüssigen Weise, beispielsweise durch Löten, Schweißen oder Kleben. Grundsätzlich möglich ist es aber auch, die beiden Flanschteile 1 a, 1 b in einer nicht- stoffschlüssigen Weise miteinander zu verbinden, beispielsweise mittels Schrauben, Stifte, Niete, über Pressverbindungen oder Schnappverbindungen. Die koaxial angeordneten Flanschteile 1 a, 1 b sind vorzugsweise als Stanz- oder Fräs- teile ausgeführt. Gegebenenfalls kommt auch eine Ausführung als Guss- oder

Sinterbauteil in Betracht.

Des Weiteren ist es möglich, den Befestigungsflansch 1 als ein einteiliges Bauteil auszuführen, wobei die unterschiedlichen Querschnittsgeometrien der zentri- sehen Ausnehmungen von gegenüberliegenden Seiten aus durch Fräsen eingebracht werden.

Wie den Darstellungen gemäß den Fig. 10 und 12 zu entnehmen, besitzen die beiden Flanschteile 1 a, 1 b zentrische Ausnehmungen 2 mit einer sich unter- scheidenden Querschnittsgeometrie, so dass die Ausnehmungen unterschiedliche Begrenzungsränder 3a bzw. 3b besitzen. Die Ausnehmungen 2 mit den Begrenzungsrändern 3a, 3b bilden jeweils eine Formschlussgeometrie zur Verbindung mit einer Antriebswelle der Werkzeugmaschine. Aufgrund der unterschiedlich ausgeführten Geometrie ist ein Anschluss an entsprechend unterschiedlich ausgeführte Werkzeugwellen möglich, je nachdem, mit welcher Seite der Befes- tigungsflansch mit der Werkzeugwelle verbunden wird. Jede Ausnehmung 2 bzw. jeder Begrenzungsrand 3a, 3b besitzt eine nicht-runde Querschnittsgeometrie.

Zur Verbindung mit dem Werkzeug ist jede Stirnseite mit Formschlusselementen versehen, die im Ausführungsbeispiels als Noppen 5a bzw. 5b ausgebildet sind, welche sich an der offenen Stirnseite der Flanschteile 1 a bzw. 1 b befinden. Soll beispielsweise das erste Flanschteil 1 a mit dem Begrenzungsrand 3a mit der Werkzeugwelle verbunden werden, so dienen die Noppen 5b auf der gegenüberliegenden Stirnseite des zweiten Flanschteiles 1 b als Formschlusselemente zur Verbindung mit dem Werkzeug. Umgekehrt erfolgt die Verbindung zum Werkzeug mit den Noppen 5a, falls das zweite Flanschteil 1 b mit dem Begrenzungsrand 3b mit der Werkzeugwelle verbunden wird.

Die Querschnittsgeometrien in den Flanschteilen 1 a, 1 b können unabhängig voneinander gewählt werden, so dass im Prinzip beliebige Kombinationen von Flanschteilen mit verschiedenartigen Querschnittsgeometrien gebildet werden können.

Ein weiterer Vorteil liegt in der flachen Ausführung des Befestigungsflansches. Insbesondere bei einer Herstellung als Stanz- oder Frästeil entstehen keine Auslaufradien, so dass die Höhe jedes Flanschteils vollständig für die Verbindung zur Antriebswelle genutzt werden kann und die gesamte Bauhöhe des Befestigungsflansches mit den beiden Flanschteilen verhältnismäßig gering ist.