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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Rohrendenbearbeitungsmaschine mit
einer Spanneinrichtung zum Einspannen des Rohres, mit einem Aussenring
und einem Formeinsatz, wobei der Formeinsatz zwei Halbringe aufweist.
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Im
Rohrleitungsbau werden vor dem Verschweissen von zwei Rohrenden
die Stirnflächen
der Rohrwände
bearbeitet. Die Flächen
der Rohrwände, die
in der Schweissnaht zusammenstossen, müssen genau rechtwinklig zur
Rohrleitungsachse verlaufen, gratfrei und plan sein. Je nach Art
der Schweissnaht müssen
die Stirnflächen
abgeschrägt
oder abgerundet werden. Für
diese Schweissvorbereitung werden Rohrplan- und/oder Anfasmaschinen
gebraucht. Auf einer Baustelle muss eine Vielzahl von Rohren mit unterschiedlichen
Durchmessern möglichst
effizient bearbeitet werden.
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Aus
der
US 5941145 ist eine
gattungsgemässe
Rohrendenbearbeitungsmaschine bekannt. Die Spanneinrichtung zum
Einspannen des Rohrendes umfasst im Wesentlichen einen durchgehenden äusseren
Montagering, einen unteren und einen oberen halbringförmigen Formeinsatz.
Die Formeinsätze weisen
eine ringförmige
Innenfläche
mit einem Innenradius auf, der mit dem Aussenradius des zu bearbeitenden
Rohres genau übereinstimmt.
Die Aussenfläche
des oberen Formeinsatzes und die Innenfläche des Montageringes sind
derart ausgebildet, dass im gespannten Zustand zwischen dem Montagering
und dem oberen Formeinsatz ein sichelförmiger Zwischenraum vorhanden
ist. Die Formeinsätze werden
nacheinander in den Montagering eingebracht und befestigt.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine
Rohrendenbearbeitungsmaschine anzugeben, die möglichst einfach an den verschiedenen
Rohrdurchmessern angepasst werden kann und möglichst einfach und kompakt
aufgebaut ist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Rohrendenbearbeitungsmaschine mit einer Spanneinrichtung
zum Einspannen des Rohres, mit einem Aussenring und einem Formeinsatz,
wobei der Formeinsatz zwei Halbringe aufweist, die mittels mindestens
einer Schraube und mindestens einer Feder miteinander verbunden
sind.
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Bevorzugte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Es
ist von Vorteil, dass das Rohrende während der Bearbeitung möglichst
schonend und einfach eingespannt werden kann. Dies wird dadurch
erreicht, dass die Halbringe paarweise symmetrisch gegenüber einer
Mittellinie ausgebildet sind. Die Halbringe werden gepaart geliefert.
Aus einem Metallstück
wird einen Ring mit einem Innendurchmesser hergestellt, der genau übereinstimmt
mit dem Aussendurchmesser des zu bearbeitenden Rohres. Anschliessend
wird dieser Ring entlang der Mittellinie halbiert. Die Halbringe
werden mittels Schrauben miteinander verbunden und mit einer Feder
unter Vorspannung gehalten. Das Einsetzen des Formeinsatzes in den
Aussenring der Bearbeitungsmaschine wird dadurch wesentlich vereinfacht.
Falsche Paarungen zweier Halbringe werden vermieden.
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Es
ist auch von Vorteil, dass das Rohrende möglichst einfach und genau rechtwinklig
zur Rohrleitungsachse eingespannt werden kann. Dies wird dadurch
erreicht, dass in dem Aussenring mindestens eine Klemmschraube zur
Befestigung des Formeinsatzes angeordnet ist, und dass die Halbringe
in der Aussenwand jeweils eine Vertiefung zur Aufnahme der Klemmschraube
aufweisen, wobei die Vertiefungen auf einer Mittellinie senkrecht
zur Mittellinie der beiden Halbringen angeordnet sind. Dies wird auch
dadurch erreicht, dass die Schrauben zur Verbindung der Halbringe
als Passschulterschrauben ausgebildet sind. Die Passschulterschrauben
weisen über
einer grossen Länge
des Schraubenschaftes einen Aussendurchmesser auf, der genau abgestimmt ist
auf den Innendurchmesser der dafür
vorgesehenen Bohrungen in den Halbringen, und bewirken so eine möglichst
genaue Führung
der Halbringe zueinander und eine möglichst genaue Ausrichtung
des Formeinsatzes und des Rohrendes in Bezug auf dem Aussenring
der Bearbeitungsmaschine.
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Es
ist auch von Vorteil, dass die Bearbeitungsmaschine mit verschiedenen
Antriebsmotoren angetrieben werden kann. Dies wird dadurch erreicht,
dass die Maschine einen Kupplungsbereich mit einem Kupplungsadapter
zur wahlweisen Kupplung der Bearbeitungsmaschine mit einem unterschiedlich
ausgebildeten Antriebsmotor aufweist. Mit einem geeigneten Kupplungsadapter
kann die Maschine sowohl von einer Bohrmaschine, die am Spannungsnetz
angeschlossen wird, als auch von einem aufladbaren Akkumotor oder
einem pneumatischen oder hydraulischen Motor angetrieben werden.
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Es
ist weiter auch von Vorteil, dass die Bearbeitungsmaschine vom Bearbeiter
möglichst
sicher betrieben werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass die
Maschine einen Schutzbügel
aufweist, der in einer Ebene, die durch die Antriebsachse und einen
Handgriff des Antriebsmotors gebildet wird, angeordnet ist. Der
Schutzbügel
verhindert, dass die Maschine ungewollt, beispielsweise weil der
Schalter an einer Tischkante angedrückt wird, eingeschaltet werden
kann.
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Es
ist weiter auch von Vorteil, dass die Bearbeitungsmaschine eine
möglichst
kurze Baulänge aufweist.
Dies wird dadurch erreicht, dass die Vorschubsteuerung eine Vorschubmutter
mit Innengewinde, einen Vorschubring mit Aussengewinde, mindestens
einen Mitnehmerstift und einen Gleitring umfasst, wobei, zur Aufnahme
der Mitnehmerstifte, der Vorschubring und der Gleitring Bohrungen
aufweisen, die in axialer Richtung gesehen auf der halben Länge des
Vorschubringes und des Gleitringes ausgebildet sind, und wobei die
Vorschubmutter im Wesentlichen eine Länge aufweist, die sich ergibt
aus der Summe der Länge
des Vorschubringes und der Länge
des Werkzeugvorschubes.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Sicht auf eine erfindungsgemässe Rohrendenbearbeitungsmaschine,
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2 eine
teilweise geschnittene Sicht auf die Maschine von 1,
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3 einen
Schnitt durch die Maschine von 1,
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4 eine
Sicht auf eine Grundplatte zur Maschine von 1,
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5 eine
perspektivische Sicht auf einen Formeinsatz zur Maschine von 1,
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6 einen
Schnitt durch den Formeinsatz zur Maschine von 5,
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7 eine
Sicht auf den Formeinsatz zur Maschine von 5,
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8 eine
perspektivische Sicht auf eine Zusammenstellung von Antriebsspindel
und Werkzeugträger
zur Maschine von 1,
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9 einen
Schnitt durch die Zusammenstellung von 8,
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10 eine
Sicht auf die Zusammenstellung von 8,
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11 eine
perspektivische Sicht auf eine Spezialmutter und
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12 eine
perspektivische Sicht auf einen Adapterring zur Maschine von 1.
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In 1 ist
eine tragbare Rohrendenbearbeitungsmaschine 1 perspektivisch
dargestellt. Die Maschine 1 ist im Wesentlichen von hinten
nach vorne gesehen aus einem Antriebsmotor 2, einem Gehäuse 3,
einer Vorschubsteuerung 4, einem Arbeitsbereich 5 und
einer Spanneinrichtung 6 aufgebaut. Die Maschine 1 weist
eine Achse X auf, die zusammenfällt
mit der Antriebsachse des Motors 2. Als Antriebsmotor ist
in 1 eine Bohrmaschine mit einem Handgriff 7 und
einem Netzanschlusskabel 8 dargestellt. Bei einer handelsüblichen
Bohrmaschine kann das Spannfutter für die Bohrstifte von der Antriebswelle
abgeschraubt werden und an das Gehäuse 3 angekoppelt
werden. Wahlweise kann anstelle der Bohrmaschine 2 mit
dem Netzanschlusskabel 8 auch ein aus einem Akku gespeister
Elektromotor oder ein hydraulisch oder pneumatisch angetriebener
Motor an das Gehäuse 2 angekoppelt
werden.
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Die
Spannenrichtung 6 besteht im Wesentlichen aus einem Aussenring 9,
zwei Klemmschrauben 10, die diametral gegenüber einander
in den Aussenring 9 angeordnet sind und einen Formeinsatz 11,
der einen Innendurchmesser aufweist, der genau übereinstimmt mit dem Aussendurchmesser des
zu bearbeitenden Rohres. Für
jeden Aussendurchmesser wird ein anderer Formeinsatz mitgeliefert.
Der Formeinsatz besteht aus zwei Halbringen 12, 13.
Die Halbringe 12, 13 werden paarweise hergestellt
und geliefert und sind symmetrisch gegenüber einer Mittellinie Z ausgebildet.
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Am
Gehäuse 3 ist
einen Bügel 14 ausgebildet.
Der Bügel 14 verläuft vom
Gehäuse 3 bis
zum Handgriff 7. Die Antriebsachse X des Motors 2,
der Handgriff 7 und der Bügel 14 bilden eine
Ebene A. Parallel zu dieser Ebene A ist unterhalb des Gehäuses 3 eine
Grundplatte 16 mit einem Kupplungssockel 17 angedeutet.
Die Maschine 1 kann wahlweise mit oder ohne Grundplatte,
das heisst stehend auf einer Unterlage oder tragbar und freihändig benutzt werden.
Der Schutzbügel 14 schützt den
Bereich der Bohrmaschine, in dem der Hauptschalter angeordnet ist.
Hiermit wird erreicht, dass der Hauptschalter nicht unbeabsichtigt
eingeschaltet werden kann. Dies wäre beispielsweise der Fall,
wenn die Maschine 1 von der Grundplatte 16 entfernt
wird und an eine Tischkante angelehnt wird um die Spanneinrichtung 6 oder
das Werkzeug zu wechseln.
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In 2 ist
die Maschine von 1 nochmals, gesehen in der Richtung
der Antriebsachse X und im Bereich der Spanneinrichtung 6 geschnitten senkrecht
zur Antriebsachse X, dargestellt. In 2 ist die
Maschine 1 ohne ein Rohr dargestellt um die Sicht auf ein
Werkzeug 18 und einen Werkzeugträger 19 zu erleichtern.
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In 3 ist
die Maschine 1 nochmals dargestellt. Hier ist das Gehäuse 3 geschnitten
entlang der Antriebsachse X und gesehen aus der Ebene A, dargestellt.
Im Arbeitsbereich 5 sind am Gehäuse 3 zwei Durchbrüche 20 ersichtlich,
die die Sicht auf das Werkzeug 18 ermöglichen. Das Werkzeug 18 kann bei
der Montage am Werkzeugträger 19 und
während dem
Betrieb der Rohrbearbeitungsmaschine vom Arbeiter beobachtet werden.
In diesem Arbeitsbereich 5 besteht das Gehäuse 1 im
Wesentlichen aus einer Wand 21, die eine zylindrische Spänekammer 22 begrenzt.
Im Betriebszustand befinden sich das zu bearbeitende Ende des Rohres
sowie das Werkzeug 18 in der Spänekammer 22.
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Die
Spänekammer 22 ist
mit einer axial verschiebbaren Kammerwand 23 verschliessbar.
Die Kammerwand 23 ist im Wesentlichen aus einem durchsichtigen
Material, beispielsweise Polycarbonat- oder Acrylglas hergestellt.
Hiermit wird erreicht, dass die Späne, die beim Betreiben der
Maschine entstehen, aufgefangen werden. Weil die Kammerwand durchsichtig
ist kann trotzdem bei verschlossener Kammer 22 durch die
Durchbrüche 20 das
Werkzeug 18 und den Bearbeitungsvorgang beobachtet werden.
Die Kammerwand 23 kann mit einer Feder derart zusammen
wirken, dass die Kammer 22 im Betriebszustand von der Federkraft
in einer geschlossenen Stellung gehalten wird. Weiterhin wird verhindert,
dass unbeabsichtigt durch die Durchbrüche 20 hindurch etwas
in den Arbeitsbereich der Spänekammer 22 eingebracht
werden kann. Hiermit wird ein sowohl ein sauberes als auch ein sicheres
Arbeiten gewährleistet.
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In 3 ist
auch der Vorschubmechanismus zur Steuerung des Vorschubes des Werkzeugs
ersichtlich. Die Vorschubsteuerung 4 umfasst von aussen
nach innen gesehen eine Vorschubmutter 24, einen Vorschubring 25,
zwei Mitnehmerstifte 26, und einen Gleitring 27.
Die Vorschubmutter 24 weist auf der Innenseite ein Innengewinde
auf, das zusammenwirkt mit einem Aussengewinde, das am Vorschubring 25 ausgebildet
ist. Die Vorschubmutter 24 ist in eine ringförmige Vertiefung
in der Aussenwand des Gehäuses 3 angeordnet.
Die Vorschubmutter selbst ist in dieser Vertiefung in axialer Richtung
nicht verschiebbar, sondern lediglich radial drehbar angeordnet.
Auf der Aussenseite weist die Vorschubmutter Rillen oder eine Prägung auf
um die Griffigkeit bei der Bedienung zu verbessern. Die Vorschubmutter 24 ist
auch mit einer Skalenteilung versehen, die zusammen mit einem feststehenden
Referenzstrich am Gehäuse 3 das
Mass des Werkzeugsvorschubes anzeigt. Die Gewinde der Vorschubmutter 24 und
des Vorschubringes 25 können
als Trapezgewinde ausgebildet sein und haben eine geringe Steigung,
so dass die Vorschubsteuerung kraftschlüssig, reproduzierbar und möglichst
genau durchgeführt
werden kann. Der Vorschubring 25 ist auf der Innenseite
der Vorschubmutter 24 in der Vertiefung an der Aussenseite
des Gehäuses 3 axial
verschiebbar, jedoch nicht radial verdrehbar angeordnet.
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In
dem Vorschubring 25 und in dem Gleitring 27 sind
Bohrungen ausgebildet, die jeweils ein Ende des Mitnehmerstiftes 26 aufnehmen.
Der Mitnehmerstift 26 ist bewegbar in einem in axialer
Richtung verlaufenden Schlitz in der Gehäusewand. Für eine gute Führung des
Gleitringes 27 können
zwei oder mehr Mitnehmerstifte 26 vorgesehen werden. Der
Gleitring 27 ist lagernd auf eine Antriebsspindel 28 angeordnet.
Auf der gleichen Antriebsspindel 28 ist auch eine Werkzeugspindel 29,
die auf der vorderen Seite der Werkzeugträger 19 und das Werkzeug 18 trägt, angeordnet.
Die axiale Bewegung der Mitnehmerstifte 26 und des Gleitringes 27 bewirkt
somit eine axiale Bewegung des Werkzeuges 18, der Werkzeugspindel 29 und
der Antriebsspindel 28. Die Bohrungen in dem Vorschubring 25 und
in dem Gleitring 27 sind in der Mitte, das heisst auf halber
Länge ausgebildet. Hiermit
wird eine gleichmässige
Verteilung der Kräfte erreicht,
die beim Betrieb auf diesen Teilen wirkt. Die Vorschubmutter 24 weist
eine Gesamtlänge
auf, die im Wesentlichen nicht grösser ist als die Summe der Länge des
Vorschubringes 25 und der Länge des für den Betrieb der Rohrendenbearbeitungsmaschine erforderlichen
Vorschubes. Hiermit wird eine möglichst
kurze Baulänge
des Vorschubmechanismus und somit der gesamten Maschine gewährleistet.
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Die
Gleitfähigkeit
der beweglichen Teile des Vorschubmechanismus wird erhöht durch
eine Oberflächenbehandlung
der aneinander reibenden Flächen,
beispielsweise eine Beschichtung und/oder eine spezielle Oberflächenhärtung. Insbesondere
die Vorschubmutter 24, der Vorschubring 25, die
Antriebsspindel 28, die Werkzeugspindel 29 und
die dazu gehörenden
Gleitlager werden an der Oberfläche
durch eine Beschichtung mit einem gleitfähigen Material, wie beispielsweise
Polytetrafluorethylen, gleitfähig
gemacht. Durch diese Oberflächenbehandlung
kann die Bearbeitungsmaschine vollständig ohne Schmiermittel arbeiten.
Dies trägt
zu einem sauberen Arbeiten auf der Baustelle bei. In der Maschine
braucht nichts geölt
oder geschmiert zu werden und die Arbeitsumgebung wird nicht durch Öltropfen
verunreinigt. In 3 ist auch ersichtlich wie die
Antriebsspindel 28 am hinteren Ende mit einer Spindel des
Antriebsmotors 2 gekoppelt ist.
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In 3 und
besser in 4 ist auch ersichtlich, wie
das Gehäuse 3 auf
der unteren Seite einen Befestigungsstift 30 aufweist,
der in eine Vertiefung 31 im Sockel 17 der Grundplatte 16 passt.
In 4 ist eine weitere Bohrung 32 im Sockel 16 ersichtlich für eine Befestigungsschraube.
Der Sockel 17 weist auf der oberen Seite eine Erhöhung 33 auf,
die als Anschlag und Positionierungshilfe für die Maschine auf dem Sockel 17 dient.
Hiermit wird eine stabile und sichere Befestigung der Maschine 1 auf
der Grundplatte 16 erreicht. Die Maschine kann schnell
von der Grundplatte 16 gelöst werden, weil nur eine Schraube
gelöst
werden muss.
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In
den 5, 6 und 7 ist der
Formeinsatz 11 für
sich alleine dargestellt. Der Formeinsatz 11 besteht aus
zwei Halbringen 12, 13, die durch Schrauben 34 zusammengehalten
werden. Die Halbringe 12, 13 sind aus einem Metallstück hergestellt und
durch Sägen
entlang der Mittellinie Z getrennt. Die Schrauben 34 sind
als Passschulterschrauben ausgebildet. Die Passschulterschrauben 34 passen genau
in die dafür
in den Halbringen vorgesehenen Bohrungen und verbessern dadurch
die Führung
der zwei Halbringe 12, 13 gegenüber einander.
Auf die Schulter der Schrauben 34 sind Federn 35 angeordnet.
Die Halbringe 12, 13 werden paarweise zusammengestellt
und mit der Rohrendenbearbeitungsmaschine ausgeliefert. Durch die
paarweise Herstellung wird eine möglichst hohe Präzision und
Reproduzierbarkeit bei der Rohreinspannung gewährleistet. Ein Halbring 12 weist
eine Vertiefung 36 für
ein Typenschild auf. Durch die paarweise Herstellung wird auch eine
möglichst
genaue Übereinstimmung
des Innendurchmessers des Formeinsatzes 11 mit dem Aussendurchmesser
des zu bearbeitenden Rohres erreicht. Für jeden Rohraussendurchmesser
wird ein passender Formeinsatz geliefert. Das Einsetzen und Entfernen
des Formeinsatzes 11 auf der Baustelle wird erleichtert,
weil der Bediener nur ein Paket des zusammengeschraubten Formeinsatzes 11 einzusetzen
hat. Auf gegenüberliegenden
Seiten, senkrecht zur Mittellinie Z, sind in jedem Halbring 12, 13 weitere zylindrische
Vertiefungen 37, 38 ausgebildet. In der ersten
Vertiefung 37 auf der unteren Seite der Spanneinrichtung 6 wird
durch den Aussenring 9 eine Klemmschraube 10 eingeschraubt.
Die erste Klemmschraube 10 und die Vertiefung 37 in
dem ersten Halbring 13 haben miteinander übereinstimmende Gewinde.
Auf der oberen Seite der Spanneinrichtung 6 weist die zweite
Vertiefung 38 in dem zweiten Halbring 12 kein
Gewinde auf. In diese Vertiefung 38 wird die zweite Schraube 15 ohne
Gewinde eingebracht. Die zweite Schraube 15 dient hauptsächlich für die Übertragung
der Anpresskraft auf den Formeinsatz 11.
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Die
Mittellinie Z zwischen den Halbringen 12, 13 verläuft unter
einem Winkel von vorzugsweise 45° zur
Ebene der Grundplatte 16. Eine Anordnung der Mittellinie
Z senkrecht zur Grundplatte 16 wäre zwar optimal für eine gleichmässige Selbstzentrierung
der Halbringe 12, 13 und für eine gute Zugänglichkeit
der Klemmschrauben 10, 15. Jedoch würde in dieser Stellung
die Flügel
der Schrauben 10, 15 die Sicht auf und die Zugänglichkeit
zum Arbeitsbereich 5 behindern. Ein Anordnung der Mittellinie
Z waagrecht zur Grundplatte 16 würde die Zugänglichkeit der unteren Schraube 10 unnötig erschweren
und die Selbstzentrierung der beiden Halbringe 12, 13 beeinflussen.
Um bei einer möglichst
kurzen Baulänge
der Maschine sowohl die Zugänglichkeit
zum Arbeitsbereich 5 und zum Werkzeug 18 als auch
die Zugänglichkeit
zu den Klemmschrauben 10, 15 der Spanneinrichtung 6 zu
optimieren, ist es vorteilhaft, die Mittellinie Z unter einem Winkel
von etwa 45° anzuordnen.
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In
den 8, 9 und 10 ist
die Kombination von Werkzeug 18, Werkzeugträger 19, Werkzeugspindel 29 und
Antriebsspindel 28 dargestellt. Der Werkzeugträger 19 ist
verschiebbar in einer Nut 39 in der Vorderseite der Werkzeugspindel 29 angeordnet.
Der Werkzeugträger 19 weist
einen länglichen
Durchbruch 40 auf um die Verschiebbarkeit des Werkzeugträgers 19 über die
Länge des Durchbruches 40 zu
ermöglichen.
Der Werkzeugträger 19 wird
mittels einer Schraube 41, die durch den Durchbruch 40 hindurchgeführt wird,
an die Werkzeugspindel 29 befestigt. Durch diese stufenlose
Verschiebbarkeit des Werkzeugträgers 19 wird
erreicht, dass das Werkzeug 18 über seiner gesamten Länge genutzt
werden kann. Das Werkzeug 18 selbst ist als eine sogenannte
Wendeplatte mit mehreren Schneidkanten ausgebildet und kann somit
durch Wenden der Seiten mehrmals genutzt werden.
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In 10 ist
die Sicht auf die Antriebsspindel 28 gesehen in der Richtung
der Antriebsachse X dargestellt. Die Antriebsspindel 28 weist
auf der Seite des Antriebsmotors 2 eine Vertiefung 42 auf,
in die eine in 11 abgebildete Mutter 43 aus
Messing passt. Die Mutter 43, die auf der Antriebswelle
des Antriebsmotors geschraubt wird und die Vertiefung 42 sind
hier beispielsweise vierkant ausgebildet, können jedoch auch die Form eines
anderen regelmässigen
Vielecks haben. Im Bereich der Mutter 43 wird sowohl die
Kraft vom Motor auf das Werkzeug übertragen als auch der axiale
Vorschub des Werkzeuges in bezug auf die Antriebswelle des Motors 2 realisiert. Die
Mutter 43 hat jeweils ein Innengewinde, das zum Aussengewinde
der Antriebswelle des jeweiligen Antriebsmotors passt. Mit der Mutter 43 wird
die Antriebswelle des Antriebsmotors so weit als möglich in die
Vertiefung 42 und in das Gehäuse 3 eingebracht. Durch
diese Anordnung von Mutter 43 und Vertiefung 42 wird
eine möglichst
kurze Baulänge
des Gehäuses 3 erreicht.
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In 12 ist
ein Adapterring 44 perspektivisch dargestellt. Der Adapterring
kann zwischen dem Gehäuse 3 und
dem Antriebsmotor 2 angeordnet werden und dient vor allem
der Anpassung an die unterschiedlichen Durchmesser der Antriebsaggregate.
Mit dem Adapterring 44 und der speziellen Mutter 43,
die in die Vertiefung 42 passt, kann das Gehäuse 3 nötigenfalls
auch an andere Antriebsmotoren, wie zum Beispiel ein Akkubohrschrauber
oder ein hydraulisch oder pneumatisch angetriebener Motor angekoppelt
werden.