DE10112966A1 - Verbindungsstelle - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Verbindungsstelle (1) zwischen zwei Werkzeugteilen vorgeschlagen, die mittels einer in Längsrichtung der Werkzeugteile verlaufenden Gewindespindel (7) miteinander verbunden werden. Die Gewindespindel weist zwei gegenläufige Gewindeabschnitte (13, 15) auf, die mit Gewindebereichen (17, 19) in den Werkzeugteilen zusammenwirken. Die Verbindungsstelle (1) zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest ein Endbereich der Gewindespindel (7) einen Ansatz (63) aufweist, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des zugehörigen Gewindebereichs (17).
Description
Die Erfindung betrifft eine Verbindungsstelle zwi
schen zwei Werkzeugteilen gemäß Oberbegriff des An
spruchs 1.
Verbindungsstellen der hier angesprochenen Art sind
bekannt. Sie dienen dazu, zwei Werkzeugteile mit
einander zu verbinden, beispielsweise einen Werk
zeughalter, der unmittelbar Teil einer Werkzeugma
schine sein kann oder seinerseits in eine Werkzeug
maschine eingebracht und dort befestigt wird, mit
einem Werkzeugkopf, einen Werkzeughalter mit einem
Zwischenteil, zwei Zwischenteile miteinander
und/oder ein Zwischenteil mit einem Werkzeugkopf.
Zur Verbindung der Werkzeugteile wird eine Gewinde
spindel verwendet, die mit gegenläufigen Gewindeab
schnitten versehen sind. Diese greifen in Gewinde
bereiche der miteinander zu verbindenden Werkzeug
teile ein. Bei einer Drehbewegung der Gewindespin
del werden die beiden Werkzeugteile fest miteinan
der verbunden, da die Gewindespindel die Werkzeug
teile zusammenzieht, so dass diese sicher aneinan
der anliegen.
Es hat sich herausgestellt, dass die Verbindung der
beiden Werkzeugteile oft deshalb nicht optimal ist,
weil die Gewindespindel vor Zusammenbau der beiden
Werkzeugteile in einem der selben mehr oder weniger
weit eingeschraubt ist und damit keine definierte
Spannkraft erzeugt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Verbin
dungsstelle zwischen zwei Werkzeugteilen zu schaf
fen, bei der eine definierte Verspannung der beiden
Teile gewährleistet werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Verbindungs
stelle vorgeschlagen, die die in Anspruch 1 genann
ten Merkmale aufweist. Sie zeichnet sich dadurch
aus, dass die der Verbindung der beiden Werkzeug
teile dienende Gewindespindel zumindest in einem
Endbereich einen Ansatz aufweist, der in einen Ge
windebereich eingreifen kann, der in dem zugehöri
gen Werkzeugteil vorgesehen ist. Dazu ist der An
satz mit einem Außendurchmesser versehen, der klei
ner ist als der Innendurchmesser des zugehörigen
Gewindebereichs. Beim Verbinden zweier Werkzeugtei
le kann die Gewindespindel in eines der Teile ein
gesteckt werden, so dass der Ansatz in den Gewinde
bereich des Werkzeugteils eingreift und die Gewin
despindeln in einer definierten Ausgangslage ange
ordnet und gegebenenfalls auch gehalten wird. Wäh
rend nun also die Gewindespindel in das erste Werk
zeugteil eingesteckt und in einer definierten Lage
gehalten ist, kann das zweite Werkzeugteil auf das
erste Werkzeugteil aufgesetzt und die Gewindespin
del in Rotation versetzt werden. Damit greifen die
gegenläufigen Gewindeabschnitte der Gewindespindel
in die zugehörigen Gewindebereiche der Werkzeugtei
le ein, so dass diese fest gegeneinander angepresst
und miteinander verbunden werden. Beim Verbinden
der beiden Werkzeugteile ist die Gewindespindel
durch den Ansatz in einer definierten Lage angeord
net. Es ist also nicht erforderlich, diese wenigs
tens etwas in das erste Gewindeteil einzuschrauben
und verliersicher zu halten, bevor das zweite Werk
zeugteil auf das erste aufgesetzt wird. Damit er
gibt sich eine definierte Ausgangslage der Gewinde
spindel und eine vorgegebene Verspannung im Bereich
der Verbindungsstelle.
Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel
der Verbindungsstelle, bei dem die Gewindespindel
an beiden Enden mit einem Ansatz versehen ist, der
in den zugehörigen Gewindebereich der miteinander
zu verbindenden Werkzeugteile eingreift. Dazu ist
auch hier vorgesehen, den Außendurchmesser kleiner
auszubilden als den Innendurchmesser des zugehöri
gen Gewindebereichs. Durch die an beiden Enden der
Gewindespindel vorgesehenen Ansätze können die
Werkzeugteile leicht aufeinandergesetzt werden, wo
bei auf beiden Seiten sichergestellt ist, dass die
Gewindespindel eine definierte Ausgangslage ein
nimmt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeich
nung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine
Verbindungsstelle in Explosionsdarstellung.
Die in der Figur dargestellte Verbindungsstelle 1
weist ein erstes Werkzeugteil auf, das hier als
Werkzeughalter 3 ausgebildet ist, außerdem ein
zweites Werkzeugteil, das hier als Werkzeugkopf 5
ausgebildet ist. Zwischen den beiden Werkzeugtei
len, also zwischen dem Werkzeughalter 3 und dem
Werkzeugkopf 5 befindet sich eine Gewindespindel 7,
die in Längsrichtung der Werkzeugteile verläuft,
hier koaxial zur Mittelachse 9 des Werkzeughalters
3 und zur Mittelachse 11 des Werkzeugkopfs 5. Die
Gewindespindel weist zwei gegenläufige Gewindeab
schnitte 13 und 15 auf, die als Außengewinde ausge
bildet sind und mit als Innengewinde ausgebildeten
Gewindebereichen 17 im Werkzeughalter 3 und 19 im
Werkzeugkopf 5 zusammenwirken. Der Werkzeugkopf 5
weist einen vorzugsweise konisch ausgebildeten,
auch als Haltekegel bezeichneten Vorsprung 21 auf,
der sich ausgehend vom Grundkörper 23 des Werkzeug
kopfs nach links verjüngt und in einen zylindri
schen Abschnitt 25 übergeht. Am Grundkörper 23 ist
eine den Vorsprung 21 umgebende Anlagefläche 27
vorgesehen.
Entsprechend ist der Werkzeughalter 3 beziehungs
weise dessen Grundkörper 29 mit einer Ausnehmung 31
versehen, die nicht nur Teile der Gewindespindel 7
sondern auch Teile des Werkzeugkopfes 5 aufnimmt.
Sie weist einen konisch sich von rechts nach links
verjüngenden ersten Abschnitt 33 auf, der so dimen
sioniert ist, dass im zusammengebauten Zustand der
Verbindungsstelle 1 der Vorsprung 21 hier sicher
anliegt. Außerdem ist ein zweiter zylindrischer Ab
schnitt 35 vorgesehen, der den zylindrischen Ab
schnitt 25 des Werkzeugkopfes 5 aufnimmt. In einem
sich an den zweiten Abschnitt 35 anschließenden
dritten Abschnitt 37 ist der Gewindebereich 17 vor
gesehen, der mit dem linken Gewindeabschnitt 13 der
Gewindespindel 7 zusammenwirken kann. An den Gewin
deabschnitt 17 schließt sich ein vierter zylindri
scher Abschnitt 38 an. Die Ausnehmung 31 weist
schließlich noch einen Durchgriff 39 auf, über die
ein Werkzeug in die Ausnehmung 31 eingeführt werden
kann, um die Gewindespindel 7 in Rotation zu ver
setzen. Beispielsweise kann ein Mehrkantschlüssel
verwendet werden, der in eine entsprechende Ausneh
mung 41 in der Gewindespindel 7 eingreift. Schließ
lich kann in den Grundkörper 29 des als Werkzeug
halter 3 ausgebildeten ersten Werkzeugteils noch
ein Kühlmittelkanal 43 eingebracht werden, in den
ein auch als Schmiermittel dienendes Kühlmittel
eingespeist werden kann.
In der Figur ist lediglich angedeutet, dass der
Werkzeugkopf 5 mit einer Messerplatte 45 versehen
sein kann, die der spanenden Bearbeitung eines
Werkstücks dient. Die Ausgestaltung des Werkzeug
kopfes ist grundsätzlich irrelevant, so dass hier
nicht näher darauf eingegangen wird. Der Kühlmit
telkanal 43 ist so angeordnet, dass das Kühlmittel
im zusammengebauten Zustand der Verbindungsstelle 1
möglichst im Bereich der Messerplatte 45 austritt
und damit den Bearbeitungsbereich kühlt und
schmiert.
Um eine exakte Positionierung beziehungsweise Aus
richtung zwischen den Werkzeugteilen zu gewährleis
ten, kann im Bereich der ringförmigen Anlagefläche
27, die mit einer ringförmigen Anlagefläche 47 an
der Stirnfläche des Werkzeughalter 3 zusammenwirkt,
wenigstens ein Positionierstift vorgesehen werden.
Es ist aber auch möglich, an dem zylindrischen Ab
schnitt 25 des Werkzeugkopfs 5 wenigstens eine
Planfläche 49 vorzusehen, die mit einer hier nicht
dargestellten zugehörigen Planfläche im Bereich des
zylindrischen zweiten Abschnitts 35 im Werkzeughalter
3 zusammenwirkt und eine Drehausrichtung zwi
schen den Werkzeugteilen vorgibt. Die Anlageflächen
dienen aber auch dazu, ein in den Werkzeughalter 3
eingeleitetes Drehmoment sicher auf den Werkzeug
kopf 5 zu übertragen und damit eine positive Mit
nahme zu gewährleisten.
In den Vorsprung 21 und den Grundkörper 23 des
Werkzeugkopfs 5 ist ebenfalls eine Ausnehmung 51
eingebracht, die der Aufnahme der Gewindespindel 7
dient. Ein erster Abschnitt 53 der Ausnehmung um
fasst das Innengewinde 19. An diesen schließt sich
ein zweiter zylindrischer Abschnitt 55 an. Schließ
lich ist noch angedeutet, dass die Ausnehmung 51
sich in einem Durchgriff 57 fortsetzen kann, der
sich bis zur Stirnseite 59 des Werkzeugkopfs 5 er
streckt und damit einen Zugang zur Ausnehmung 51
bildet, durch den die Gewindespindel 7 erreichbar
ist. Beispielsweise kann auch hier ein Mehrkant
schlüssel eingeführt werden, der in eine Ausnehmung
61 der Gewindespindel 7 eingreift, so dass diese in
Rotation versetzbar ist.
Die Gewindespindel 7 weist zumindest in einem End
bereich einen ersten Ansatz 63 auf, dessen Außen
durchmesser so gewählt ist, dass er in den als
Innengewinde ausgebildeten Gewindebereich 17 ein
greifen kann. Vorzugsweise ist der Außendurchmesser
so auf den Gewindebereich 17 abgestimmt, dass beim
Einführen der Gewindespindel 7 in die Ausnehmung 31
der Ansatz 63 im Gewindebereich 17 gehalten wird.
Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbei
spiel der Verbindungsstelle 1 ist die Gewindespin
del 7 an beiden Enden mit einem Ansatz versehen. Es
ist also hier ein zweiter Ansatz 65 vorgesehen,
dessen Außendurchmesser so ausgelegt ist, dass die
ser in den Gewindebereich 19 im Werkzeugkopf 5 ein
geführt werden kann und möglichst dort gehalten
wird. Es ist damit möglich, die Gewindespindel 7 in
eines der Werkzeugteile einzustecken, wobei zumin
dest geringe Haltekräfte aufgebaut werden, die die
Gewindespindel 7 in der eingesteckten Position si
chern.
Der erste Ansatz 63 und der zweite Ansatz 65
schließen unmittelbar an den jeweiligen Gewindeab
schnitt 13 beziehungsweise 15 an. Wird also der An
satz 63 in den Gewindebereich 17 eingesteckt, so
liegt das Außengewinde der Gewindespindel 7 am
Innengewinde des Werkzeughalters 3 an, so dass sich
eine definierte Ausgangslage der Gewindespindel 7
ergibt. Entsprechend liegt beim Einstecken des
zweiten Ansatzes 65 in den Gewindebereich 19 das
Außengewinde des Gewindeabschnitts 15 am Innenge
winde des Gewindebereichs 19 an, so dass sich auch
hier eine definierte Ausgangslage der Gewindespin
del 7 am Werkzeugkopf 5 einstellt.
Beim Zusammenbau der Verbindungsstelle 1 wird also
die Gewindespindel 7 in eines der Werkzeugteile
eingesteckt, beispielsweise in den Werkzeughalter
3, wobei dann der erste Ansatz 63 im Gewindebereich
17 angeordnet ist. Nun kann das zweite Werkzeugteil
der Verbindungsstelle 1, hier also der Werkzeugkopf
5 mit dem ersten Werkzeugteil, das heißt mit dem
Werkzeughalter 3 zusammengesteckt werden, wobei der
Vorsprung 21 mit dem zylindrischen Abschnitt 25 des
Werkzeugkopfs 5 in die Ausnehmung 31 des Werkzeughalters
3 eingeführt werden. Dabei dringt der zwei
te Ansatz 65 der Gewindespindel 7 in den Gewindeab
schnitt 19 im Werkzeugkopf 5 ein und führt damit
die Gewindespindel 7, bis der Gewindeabschnitt 15
am Gewindebereich 19 anschlägt. Damit hat die Ge
windespindel 7 auf beiden Seiten eine definierte
Ausgangslage, so dass beim Festschrauben der Gewin
despindel 7 ein Verkanten und damit eine Beschädi
gung der Gewinde vermieden wird. Es wird deutlich,
dass diese definierte Ausgangslage bereits dann re
alisierbar ist, wenn nur einer der Ansätze 63 oder
65 vorhanden ist. Besonders leicht ist jedoch die
Verbindung der Werkzeugteile dann, wenn zwei Ansät
ze 63 und 65 an der Gewindespindel 7 vorgesehen
sind, die auch beim Zusammenfügen der Werkzeugteile
im Bereich der Verbindungsstelle 1 eine gewisse
Führung sicherstellen.
Auf jeden Fall ist die Gewindespindel 7 sicher in
einem der Werkzeugteile gehalten, während die Ver
bindungsstelle 1 zusammengefügt wird. Nun kann
durch einen der Durchgriffe 39 oder 57 mittels ei
nes geeigneten Werkzeugs die Gewindespindel 7 in
Rotation versetzt werden, so dass deren Gewindeab
schnitte 13 und 15 in die Gewindebereiche 17 und 19
der Werkzeugteile, also des Werkzeughalters 3 und
des Werkzeugkopfs 5 eingreifen und diese in Rich
tung der Mittelachsen 9 und 11 aufeinander zu ver
lagern. Dadurch findet der Vorsprung 21 des Werk
zeugkopfs 5 sicheren Halt im Bereich des ersten Ab
schnitts 33 des Werkzeughalters 3. Durch die Plan
fläche 49 am Vorsprung 21 kann eine definierte
Drehposition des Werkzeugkopfs 5 gegenüber dem
Werkzeughalter 3 vorgegeben werden.
Beim weiteren Festziehen der Gewindespindel 7 liegt
schließlich die Anlagefläche 27 des Werkzeugkopfs 5
sicher an der Anlagefläche 47 des Werkzeughalters 3
an.
Durch die Berührung der Werkzeugteile im Bereich
der Anlageflächen 27 und 47 ergibt sich eine hohe
Steifigkeit im Bereich der Verbindungsstelle. Au
ßerdem ist eine einfache und sehr genaue Zentrie
rung der Werkzeugteile mittels des Vorsprungs 21 im
ersten Abschnitt 33 gewährleistet. Überdies ist die
Verbindungsstelle 1 sehr kompakt und kurzbauend. Es
ist möglich, diese auch für Werkzeuge mit einem
Durchmesser von 10 mm und weniger zu realisieren.
Im zusammengeschraubten Zustand der Verbindungs
stelle 1 bildet die Gewindespindel 7, die im Inne
ren der Werkzeugteile angeordnet ist, eine Verstei
fung. Diese kann noch dadurch verbessert werden,
dass die Ansätze 63 und 65 der Gewindespindel 7 in
entsprechenden Abschnitten der Werkzeugteile fest
anliegen. Beispielsweise kann der Ansatz 63 im
vierten zylindrischen Abschnitt 38 des Werkzeughal
ters 3 und der Ansatz 65 der Gewindespindel 7 im
zweiten zylindrischen Abschnitt 55 des Werkzeug
kopfs 5 fest anliegen, so dass quasi ein Passsitz
gegeben und damit eine Stabilisierung der Verbin
dungsstelle 1 realisiert ist.
Oben wurde bereits gesagt, dass die Verbindungs
stelle 1 nicht nur im Bereich der Verbindung eines
Werkzeughalters mit einem Werkzeugkopf vorgesehen
werden kann, sondern auch im Verbindungsbereich
zwischen zwei Zwischenteilen oder im Verbindungsbereich
zwischen einem Halter und einem Zwischenteil
und einem Werkzeugkopf und einem Zwischenteil. Die
Verbindungsstelle ist also für den modularen Aufbau
eines Werkzeugs optimal verwendbar. Da auch von ei
nem Werkzeugteil zum anderen aufgrund der vorgege
benen Drehposition Kühlmittelkanäle durchgeleitet
werden können, ergeben sich sehr weite Variations
möglichkeiten. Da das Kühl-/Schmiermittel bis un
mittelbar an die Bearbeitungsstelle beziehungsweise
Messerplatte 45 herangeführt werden kann, ist die
Verbindungsstelle 1 auch im Zusammenhang mit einer
sogenannten Minimalmengenschmierung einsetzbar.
Wesentlich ist, dass die Verbindungsstelle 1 auf
einfache Weise realisierbar ist: Die Gewindespindel
7 muss lediglich in eines der zu verbindenden Werk
zeugteile eingesteckt werden und findet aufgrund
des Ansatzes 63 oder 65 dort sicheren Halt. Außer
dem ist der Gewindeabschnitt der Gewindespindel in
einer definierten Ausgangslage gegenüber dem Gewin
debereich in dem zugehörigen Werkzeugteil angeord
net. Es ist nun auf einfache Weise möglich, das
zweite Werkzeugteil auf die Gewindespindel aufzu
stecken, insbesondere dann, wenn diese mit zwei An
sätzen versehen ist, so dass also auch das zweite
Werkzeugteil durch den zugehörigen Ansatz geführt
wird. Schließlich sind die beiden Werkzeugteile der
Verbindungsstelle 1 so zusammengefügt, dass die Ge
windespindel auf beiden Seiten eine definierte Aus
gangslage einnimmt. Wird nun die Gewindespindel 7
in Rotation versetzt, greifen deren Gewindeab
schnitte 13 und 15 gleichzeitig in die Gewindebe
reiche 17 und 19 der beiden Werkzeugteile, also des
Werkzeughalters 3 und des Werkzeugkopfs 5 ein. Jenseits
der Gewindebereiche 17 und 19 finden sich in
den Werkzeugteilen noch Hohlräume, die im festgezo
genen Zustand der Gewindespindel 7 die Ansätze 63
und 65 aufnehmen und gegebenenfalls die oben ange
sprochene Stabilisierung der Verbindungsstelle 1
ermöglichen. Bei dem Werkzeughalter 3 ist es der
vierte Abschnitt 38 der Ausnehmung 31 und beim
Werkzeugkopf 5 der zweite Abschnitt 55 der Ausneh
mung 51. Die Gewindespindel 7 wird also bei der
Herstellung der Verbindungsstelle 1 in keinem der
Werkzeugteile bereits anschlagen, während die Ver
schraubung zwischen Gewindespindel und Werkzeugtei
len noch nicht vollständig abgeschlossen ist. Somit
ist auf jeden Fall gewährleistet, dass die Werk
zeugteile im Bereich der Anlageflächen 27 und 47
mit der maximalen Kraft aneinandergepresst werden.
Die beiden Gewindeabschnitte 13 und 15 der Gewinde
spindel 7 können, wie in der Figur dargestellt, ei
nen gleichen Außendurchmesser aufweisen und mit Ge
windebereichen 17 und 19 in den beiden Werkzeugtei
len zusammenwirken, deren Innendurchmesser eben
falls gleich ist.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Gewinde
spindel ist es aber möglich, die Gewindeabschnitte
13 und 15 mit unterschiedlich großen Außendurchmes
sern auszustatten. Die Gewindebereiche haben
zwangsläufig eine unterschiedliche Drehrichtung, um
bei einer Drehung der Gewindespindel 7 ein Zusam
menziehen der Werkzeugteile bei einer ersten Dreh
richtung und ein Auseinanderschieben der Werkzeug
teile bei einer entgegengesetzten Drehrichtung der
Gewindespindel 7 zu gewährleisten. Beim Zusammenbau
der Verbindungsstelle 1 muss also die Gewindespin
del 7 in richtiger Orientierung in die Werkzeugtei
le eingesetzt werden, so dass ein Gewindeabschnitt
mit Rechtsgewinde mit einem Gewindebereich zusammen
wirkt, der ebenfalls ein Rechtsgewinde aufweist.
Entsprechend müssen die Linksgewinde miteinander
kombiniert werden. Werden nun die Gewindeabschnitte
13 und 15 der Gewindespindel 7 mit unterschiedli
chen Gewindedurchmessern versehen, kann eine fal
sche Orientierung der Gewindespindel 7 leicht ver
mieden werden. Entsprechend werden natürlich die
Ansätze 63 und 65 an die Gewindedurchmesser ange
passt, so dass der Gewindebereich mit einem größe
ren Außendurchmesser auch einen Ansatz mit größerem
Außendurchmesser aufweist. Damit kann also der An
satz des Gewindeabschnitts mit größerem Außendurch
messer nicht in den Gewindebereich des kleineren
Gewindes eingeführt werden. Auf diese Weise ist ge
währleistet, dass die korrekte Orientierung der Ge
windespindel 7 beim Zusammenbau der Verbindungs
stelle 1 leicht eingehalten werden kann und Beschä
digungen der Gewinde vermieden werden.
Claims (5)
1. Verbindungsstelle zwischen zwei Werkzeugteilen
die verbunden werden mittels einer in Längsrichtung
der Werkzeugteile verlaufenden Gewindespindel mit
gegenläufigen Gewindeabschnitten, die mit Gewinde
bereichen in den Werkzeugteilen zusammenwirken, da
durch gekennzeichnet, dass zumindest ein Endbereich
der Gewindespindel (7) einen Ansatz (63) aufweist,
dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Innen
durchmesser des zugehörigen Gewindebereichs (17).
2. Verbindungsstelle nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Gewindespindel (7) an beiden
Enden einen Ansatz (63, 65) aufweist, dessen Außen
durchmesser kleiner ist als das Innengewinde des
zugehörigen Gewindebereichs (17, 19).
3. Verbindungsstelle nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, dass die Gewindeabschnitte
(13, 15) der Gewindespindel (7) eine entgegengesetz
te Orientierung aufweisen und entsprechenden
Gewindebereichen (17, 19) der Werkzeugteile
zugeordnet sind.
4. Verbindungsstelle nach einem der vorhergehende
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewin
deabschnitte (13, 15) der Gewindespindel (7) unter
schiedliche Außendurchmesser haben, und dass die
Gewindebereiche (17, 19) der Werkzeugteile entspre
chend angepasste Innendurchmesser aufweisen.
5. Verbindungsstelle nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindes
tens eine Ansatz (63, 65) der Gewindespindel (7) an
den Außendurchmesser des zugehörigen Gewindebe
reichs (17, 19) angepasst ist.
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