DE10137055A1

DE10137055A1 - Coupling device to connect spindle to tool holder has connecting element with conical pin having external thread

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Publication number: DE10137055A1
Application number: DE2001137055
Authority: DE
Inventors: Hermann Sauer
Original assignee: Hermann Sauer & Co KG GmbH
Current assignee: Hermann Sauer & Co KG GmbH
Priority date: 2001-07-28
Filing date: 2001-07-28
Publication date: 2003-02-20
Anticipated expiration: 2021-07-29
Also published as: DE10137055B4

Abstract

The coupling device (1) connects a spindle (2) to a tool holder (3) and consists of one connecting element (4) on the spindle and another (5) on the tool holder. The connecting element on the spindle has a conical pin (6) with an external thread (7). The connecting element on the tool holder has a corresponding recess (8) with an internal thread (9).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung für das Verbinden einer Spindel mit einem Werkzeughalter, insbesondere für das Verbinden einer Spindel mit einem Werkzeughalter einer Ultraschallbearbeitungsmaschine für harte und spröde Stoffe, insbesondere Glaskeramik, mit zwei Verbindungselementen, von denen ein Verbindungselement an der Spindel und ein Verbindungselement an dem Werkzeughalter angeordnet ist. The invention relates to a coupling device for connecting a Spindle with a tool holder, especially for connecting one Spindle with a tool holder of an ultrasonic processing machine for hard and brittle materials, especially glass ceramics, with two Fasteners, one of which is on the spindle and a connecting element is arranged on the tool holder.

Derartige Kupplungsvorrichtungen zum Verbinden einer Spindel mit einem Werkzeughalter werden in der Regel bei sämtlichen Werkzeugmaschinen vorgesehen. Coupling devices of this type for connecting a spindle to a Tool holders are generally used in all machine tools intended.

Ein Beispiel für dieses Maschinenelement ist das Bohrfutter einer Bohrmaschine zur Aufnahme des Bohrers, wobei der Schaft des Bohrers, welcher als Werkzeughalter angesehen werden kann und an dessen Spitze das Schneidteil, welches das Werkzeug an sich darstellt, angeordnet ist, im Bohrfutter fest eingespannt wird. An example of this machine element is the drill chuck Drilling machine for receiving the drill, the shaft of the drill, which can be seen as a tool holder and at the top of which Cutting part, which is the tool itself, is arranged in Drill chuck is clamped firmly.

Reibahlen und Fräser sind weitere Beispiele für Werkzeuge, die gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Werkzeughalters mittels einer Kupplungsvorrichtung mit der Spindel der Werkzeugmaschine verbunden werden. Reamers and cutters are other examples of tools that may be used with the interposition of a tool holder by means of a Coupling device connected to the spindle of the machine tool become.

Sämtlichen Kupplungsvorrichtungen liegt die Aufgabe zugrunde, Spindel und Werkzeughalter bzw. Werkzeug fest miteinander zu verbinden und die Bewegung der Spindel unter Einhaltung eines möglichst hohen Wirkunsgrades auf den Werkzeugträger bzw. auf das Werkzeug zu übertragen. All coupling devices are based on the task, spindle and Tool holder or tool to connect firmly and the Movement of the spindle while maintaining the highest possible degree of efficiency to be transferred to the tool carrier or to the tool.

Die Anforderungen an eine derartige Kupplungsvorrichtung ergeben sich im Einzelfall aus dem jeweiligen Fertigungsverfahren. Eine grundsätzliche Anforderung an die Kupplungsvorrichtung ist aber die einfache und schnelle Bedienung, daß heißt, die Kupplungsvorrichtung sollte konstruktiv in derart ausgestaltet sein, daß ein Lösen der Kuppungsvorrichtung und ein Wechsel des Werkzeughalters bzw. des Werkzeuges in einer möglichst kurzen Zeit durchgeführt werden kann. The requirements for such a coupling device arise in Individual case from the respective manufacturing process. A basic one The requirement for the coupling device is simple and quick Operation, that is, the coupling device should be constructive in such a way be designed so that a release of the coupling device and a change of Tool holder or the tool in the shortest possible time can be carried out.

Desweiteren hat die Kupplungsvorrichtung auch Einfluß auf die Fertigungsqualität des zu bearbeitenden Werkstückes, weswegen eine feste, daß heißt, weitestgehend spielfreie Verbindung zwischen Spindel und Werkzeughalter bzw. Werkzeug gefordert wird. Furthermore, the coupling device also has an influence on the Manufacturing quality of the workpiece to be machined, which is why a fixed that means that the connection between the spindle and Tool holder or tool is required.

Gerade im Bereich der Oberflächenbearbeitung von Werkstücken, die häufig eine Feinbearbeitung ist, werden hohe Anforderungen an die Kupplungsvorrichtung gestellt. Especially in the field of surface machining of workpieces that are common is a fine machining, high demands are made on the Coupling device provided.

Die in diesem Bereich der Fertigungstechnik häufig eingesetzten Ultraschallbearbeitungsmaschinen weisen aufgrund ihres Funktionsprinzips eine überaus hohe und komplexe Beanspruchung der Spindel-Werkzeughalter- Verbindung auf. The commonly used in this area of manufacturing technology Ultrasonic processing machines have a due to their functional principle extremely high and complex demands on the spindle tool holder Connection on.

Bei ihnen wird die Spindel mit Hilfe eines Schwingungsgenerators zu einer erzwungenen Schwingung angeregt, so daß sie eine oszillierende Hubbewegung in Richtung der Spindelachse ausführt. Die erzwungene Schwingung der Spindel weist üblicherweise Amplituden zwischen 4 µm bis 200 µm und nominale Frequenzen zwischen 15 kHz und 28 kHz, in besonderen Fällen bis zu 80 kHz auf. Die kontinuierliche Beschleunigung und Verzögerung der Spindel führt zu einer dynamischen Belastung in der Verbindungsstelle zwischen Spindel und Werkzeughalter. With them, the spindle becomes one with the help of a vibration generator forced vibration excited so that it has an oscillating stroke in the direction of the spindle axis. The forced vibration of the Spindle usually has amplitudes between 4 µm and 200 µm nominal frequencies between 15 kHz and 28 kHz, in special cases up to to 80 kHz. The continuous acceleration and deceleration of the Spindle leads to a dynamic load in the connection point between spindle and tool holder.

Bei Ultraschallbearbeitungsmaschinen der neueren Generation wird der oszillierenden Hubbewegung eine Rotationsbewegung der Spindel überlagert, wodurch die Beanspruchung in der Verbindungsstelle zwischen Spindel und Werkzeughalter bzw. Werkzeug zum einen vergrößert wird und sich zum anderen komplexer darstellt. Die bei derartigen Bearbeitungsmaschinen eingesetzten Kupplungsvorrichtungen müssen höchsten Anforderungen genügen. With ultrasound processing machines of the newer generation, the oscillating stroke movement superimposed on a rotational movement of the spindle, whereby the stress in the connection point between the spindle and Tool holder or tool on the one hand is enlarged and on the other another more complex. The in such processing machines Coupling devices used must meet the highest requirements suffice.

Nach dem Stand der Technik kommen insbesondere zwei Kupplungsvorrichtungen für das Verbinden der Spindel mit dem Werkzeughalter zum Einsatz. According to the prior art, there are two in particular Coupling devices for connecting the spindle to the Tool holder for use.

Eine erste Kupplungsvorrichtung sieht vor, die Spindel mit dem Werkzeughalter über einen zylinderförmigen Zapfen und eine zylinderförmige Ausnehmung zu verbinden, wobei in der Regel der Zapfen als erstes Verbindungselement der Kupplungsvorrichtung an der Spindel und die Ausnehmung als zweites Verbindungselement der Kupplungsvorrichtung an dem Werkzeughalter angeordnet ist. A first coupling device provides that the spindle with the Tool holder over a cylindrical pin and a cylindrical one Connect recess, usually the pin first Connecting element of the coupling device on the spindle and the Recess as a second connecting element of the coupling device the tool holder is arranged.

Zur Realisierung einer kraftschlüssigen, lösbaren Verbindung wird der zylinderförmige Zapfen mit einem Außengewinde und die zylinderförmige Ausnehmung mit einem Innengewinde versehen. Damit es in der Trennfuge dieser Verbindung nicht infolge von Mikrobewegungen zu Kaltschweißverbindungen kommt, wird eine Unterlegscheibe, insbesondere eine Unterlegscheibe aus Teflon, als Zwischenelement in der Verbindungsstelle zwischen Spindel und Werkzeughalter angeordnet. To realize a non-positive, detachable connection, the cylindrical spigot with an external thread and the cylindrical Provide recess with an internal thread. So that it is in the parting line this connection is not due to micro-movements Cold weld connections comes, a washer, in particular a Teflon washer as an intermediate element in the connection point arranged between the spindle and tool holder.

Nachteilig an dem Vorsehen eines Zwischenelementes ist aber die dadurch bewirkte Reduzierung des Wirkungsgrades der Kupplungsvorrichtungen, da ein solches Zwischenelement auch dämpfende Eigenschaften hat und die von der Spindel in die Verbindungsstelle eingeleitete Energie bzw. Leistung nur unvollständig unter Verlusten an den Werkzeughalter weiterleitet. However, the disadvantage of providing an intermediate element is that effected reduction in the efficiency of the coupling devices, since a such intermediate element also has damping properties and that of Spindle energy or power only introduced into the connection point incomplete forwarded to the tool holder with losses.

Aber es ist als weitaus kritischer zu betrachten ist, daß ein zylinderförmiges Gewinde immer ein gewisses Spiel aufweist und somit eine Relativbewegung des Werkzeughalters gegenüber der Spindel zuläßt. Insbesondere im Hinblick auf die Rotationsbewegung der Spindel, welche ebenfalls über die Verbindungsstelle in den Werkzeughalter eingeleitet wird, kann eine derartige Kupplungsvorrichtung keinen zufriedenstellenden Rundlauf des Werkzeuges sicherstellen. Die fehlende Rundlaufgenauigkeit kann einerseits zu einer ungleichförmigen Beanspruchung des Werkzeuges führen und andererseits die Fertigungsqualität der bearbeiteten Oberfläche reduzieren. But it is far more critical to consider that a cylindrical Thread always has a certain play and thus a relative movement of the tool holder opposite the spindle. Especially with regard on the rotational movement of the spindle, which is also via the Connection point is introduced into the tool holder, such Coupling device no satisfactory concentricity of the tool to ensure. The lack of concentricity can, on the one hand, lead to a uneven stress on the tool and on the other hand the Reduce the manufacturing quality of the machined surface.

Desweiteren führt eine mangelhafte Zentrierung des Werkzeughalters bzw. des Werkzeuges zu einer Unwucht, die auch im Hinblick auf die Maschine selbst eine zusätzliche Beanspruchung darstellt. Furthermore, poor centering of the tool holder or the Tool to an unbalance, also with regard to the machine itself represents an additional strain.

Eine nicht klar definierte Position des Werkzeughalters gegenüber der Spindel hat prinzipbedingt den Nachteil einer nicht klar definierten Position des Werkzeuges bezüglich des zu bearbeitenden Werkstückes, was als Ungenauigkeit in die Fertigungstoleranz einfließt. A not clearly defined position of the tool holder in relation to the spindle has the disadvantage, in principle, of a position of the Tool regarding the workpiece to be machined, what as Inaccuracy flows into the manufacturing tolerance.

Eine zweite, andersartig ausgestaltete Kupplungsvorrichtung weist eine kegelförmige bzw. kegelstumpfförmige Ausnehmung als erstes Verbindungselement und einen kegelförmigen bzw. kegelstumpfförmigen Zapfen als zweites Verbindungselement auf, wobei die Ausnehmung in der Regel in der Spindel und der Zapfen am Werkzeugträger angeordnet ist. A second, differently designed coupling device has one conical or frustoconical recess first Connecting element and a conical or truncated cone Pin on as a second connecting element, the recess in the Usually arranged in the spindle and the pin on the tool carrier.

Die Verbindung der Spindel mit dem Werkzeugträger erfolgt durch Einführen des kegelförmigen Zapfens in die kegelförmige Aufnehmung. Diese formschlüssige Verbindung wird durch nachträgliches Fixieren der so gefügten Bauteile beispielsweise mittels einer Überwurfmutter gesichert. The spindle is connected to the tool holder by insertion of the conical pin in the conical receptacle. This positive connection is achieved by subsequently fixing the joint Components secured, for example, by means of a union nut.

Diese Verbindung gewährleistet eine hohe Rundlaufgenauigkeit, wobei die Rundlaufgenauigkeit mit abnehmendem Kegelwinkel zunimmt. Nachteilig an dieser Vorrichtung ist zum einen das erhöhte Gewicht aufgrund der Notwendigkeit einer Fixiervorrichtung zum Fixieren der formschlüssigen Verbindung und zum anderen die in der im wesentlichen glatten Kontaktfläche zwischen Zapfen und Ausnehmung auftretenden Mikrobewegungen, welche zu einer Kaltschweißverbindung zwischen Zapfen und Ausnehmung, das heißt, zwischen Werkzeugträger und Spindel führen können. This connection ensures high concentricity, the Concentricity increases with decreasing taper angle. Disadvantageous this device is the increased weight due to the Need for a fixation device to fix the positive Connection and the other in the essentially smooth contact surface Micro movements occurring between the pin and the recess, which lead to a cold welding connection between the pin and the recess, that is, between the tool holder and the spindle.

Diese Mikrobewegungen, auch wenn sie nicht zu einer Kaltschweißverbindung führen, verursachen in jedem Fall einen erhöhten Verschleiß der Spindelausnehmung bzw. des Werkzeugträgers am Zapfen. These micro movements, even if they do not result in a cold weld joint cause wear in any case Spindle recess or the tool holder on the pin.

Somit kann keine der beiden beschriebenen Kupplungsvorrichtungen eine genügend hohe Rundlaufgenauigkeit gewährleisten und gleichzeitig die Verbindungsstelle von verschleißintensiven Mikrobewegungen freihalten. Zudem ermöglicht keine der beiden Kupplungsvorrichtungen den einfachen und schnellen Wechsel des Werkzeugträgers bzw. des Werkzeuges. Thus, neither of the two coupling devices described can ensure high concentricity and at the same time the Keep the connection point free from wear-intensive micro movements. In addition, neither of the two coupling devices enables simple and quick change of tool holder or tool.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Kupplungsvorrichtung für das Verbinden einer Spindel mit einem Werkzeughalter, insbesondere für das Verbinden einer Spindel mit einem Werkzeughalter einer Ultraschallbearbeitungsmaschine bereitzustellen, die eine möglichst hohe Rundlaufgenauigkeit des Werkzeugträgers bzw. Werkzeuges gewährleistet und gleichzeitig einen einfachen und schnellen Wechsel des Werkzeugträgers bzw. des Werkzeuges ermöglicht, wobei die Vorrichtung einen hohen Wirkungsgrad im Hinblick auf die zu übertragende Leistung aufweist und die Verbindungsstelle von verschleißintensiven Mikrobewegungen freihält. Against this background, it is the object of the invention, a Coupling device for connecting a spindle to a Tool holder, in particular for connecting a spindle to a To provide tool holder of an ultrasonic processing machine, the one highest possible concentricity of the tool carrier or tool guaranteed and at the same time a simple and quick change of the Tool carrier or the tool allows, the device a high degree of efficiency with regard to the power to be transmitted and the connection point of wear-intensive micro movements keeping clear.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Kupplungsvorrichtung der gattungsbildenden Art, bei der ein Verbindungselement einen kegelförmigen Zapfen mit einem Außengewinde aufweist und das andere Verbindungselement eine dazu korrespondierende kegelförmige Ausnehmung mit einem Innengewinde aufweist. This problem is solved by a coupling device generic type, in which a connecting element is a conical Has a pin with an external thread and the other connecting element a corresponding conical recess with a Has internal thread.

Die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung ermöglicht einen einfachen und schnellen Wechsel des Werkzeugträgers bzw. des Werkzeuges im Gegensatz zu einem zylinderförmigen Gewinde, bei dem der Zapfen mit dem Außengewinde über die gesamte Länge des Innengewindes eingeschraubt werden muß, ermöglicht das vorgesehene Kegelgewinde ein Einführen des kegelförmigen Zapfens in die Ausnehmung bis das Außengewinde auf dem Innengewinde der Ausnehmung aufliegt, wobei eine kraftschlüssige Verbindung bereits mit einer kurzen Drehbewegung realisiert wird. In Abhängigkeit vom Kegelwinkel reicht in der Regel schon eine Viertel- oder Halbedrehung um Zapfen und Ausnehmung bzw. um Spindel und Werkzeugträger fest miteinander zu verbinden. The coupling device according to the invention enables a simple and quick change of the tool carrier or the tool in contrast to a cylindrical thread, in which the pin with the external thread must be screwed in over the entire length of the internal thread, the intended taper thread allows the tapered thread to be inserted Pin into the recess until the external thread on the internal thread of the Recess rests, a non-positive connection already with a short rotary movement is realized. Depending on the cone angle is enough usually already a quarter or half turn around tenon and Recess or around the spindle and tool holder firmly together connect.

Eine zusätzliche Fixiervorrichtung zur Sicherung dieser bereits kraftschlüssigen Verbindung wird entbehrlich, wodurch zusätzliches Gewicht, welches zusammen mit der Spindel und dem Werkzeugträger durch den Schwingungsgenerator in Bewegung versetzt werden müßte, vermieden wird. An additional fixing device to secure this already non-positive Connection becomes unnecessary, adding extra weight, which together with the spindle and the tool holder through the Vibration generator would have to be set in motion, is avoided.

Die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung vereint die Vorteile der beiden in der Beschreibungseinleitung erläuterten Kupplungsvorrichtungen und fügt diesen eine einfache und schnelle Bedienung hinzu. The coupling device according to the invention combines the advantages of the two in the introduction to the description of coupling devices and adds simple and quick operation.

Mikrobewegungen und durch diese verursachter Verschleiß sowie ein Kaltschweißverbinden der Bauteile werden vermieden, indem die für dieses Phänomen anfälligen Bereiche vollständig entfallen oder konstruktiv umgestaltet werden. So verfügt die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung weder über eine Trennfuge zwischen Spindel und Werkzeugträger, die nach dem Stand der Technik mittels Zwischenschaltung einer Unterlegscheibe versehen wurde, noch ist eine formschlüssige Verbindung vorgesehen, in deren Verbindungsstelle Mikrobewegungen ablaufen könnten. Letzteres war bei der Kupplungsvorrichtung nach dem Stand der Technik gegeben, bei der mittels eines kegelförmigen Zapfens und einer kegelförmigen Ausnehmung eine formschlüssige Verbindung vorlag. Diese Verbindung war für das Phänomen der Mikrobewegungen besonders anfällig, da die oszillierende Hubbewegung der Spindel, welche vorrangig für die Mikrobewegung verantwortlich ist, gut in die Verbindungsstelle, welche einen spitzen Winkel mit der Spindelachse bildet, eingreifen konnte und der Zapfen und die Ausnehmung aufeinander abgleiten läßt. Micro movements and wear caused by them as well Cold welding connections of the components are avoided by using them for this Phenomenon-prone areas are completely eliminated or constructive be redesigned. So the coupling device according to the invention neither via a joint between the spindle and the tool carrier, which after the prior art by interposing a washer was provided, a positive connection is still provided, in the Micro movement could occur. The latter was with the Given coupling device according to the prior art, in which means a conical pin and a conical recess positive connection was present. This connection was for the phenomenon the micro movements are particularly vulnerable because of the oscillating stroke movement the spindle, which is primarily responsible for the micro movement, is good in the connection point, which is an acute angle with the spindle axis forms, could intervene and the pin and the recess on each other lets slip.

Durch die Anordnung eines Gewindes auf dem kegelförmigen Zapfen steht die Verbindungsfläche zwischen Zapfen und Ausnehmung, welche im wesentlichen durch die Flächen der Gewindeflanken gebildet wird, nahezu senkrecht auf der Bewegungsrichtung der Spindel infolge oszillierender Hubbewegung. Due to the arrangement of a thread on the conical pin, the Connection surface between the pin and recess, which essentially is formed by the surfaces of the thread flanks, almost perpendicular to the Direction of movement of the spindle due to oscillating stroke movement.

Darüber hinaus gewährleistet die kegelförmige Ausgestaltung des Zapfens und der Ausnehmung eine gute Zentrierung und eine zufriedenstellende Rundlaufgenauigkeit. In addition, the conical shape of the pin and ensures the recess is well centered and satisfactory Concentricity.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Kupplungsvorrichtung, bei denen das Gewinde ein metrisches Gewinde ist. Zu den metrischen Gewinden gehören sowohl die Regelgewinde, welche vorzugsweise zur Befestigung verwendet werden, als auch die Feingewinde, welche sich besonders für größere Abmessungen und hohe Beanspruchungen eignen. Embodiments of the coupling device are advantageous in which the Thread is a metric thread. Metric threads include both the standard thread, which is preferably used for fastening as well as the fine threads, which are particularly suitable for larger Dimensions and high loads are suitable.

Die Kraftschlüssigkeit des Gewindes resultiert in erster Linie aus der zwischen den Flanken des Innen- und Außengewindes wirkenden Reibungskraft, die beim metrischen Gewinde aufgrund des relativ großen Flankenwinkels von 60° groß ist, weshalb sich das metrische Gewinde besonders eignet für ein sicheres und festes Verbinden der Bauteile. The force fit of the thread results primarily from the between the flanks of the internal and external threads acting frictional force with the metric thread due to the relatively large flank angle of 60 ° is large, which is why the metric thread is particularly suitable for a secure and firmly connecting the components.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Kupplungsvorrichtung, bei denen das Gewinde ein Rundgewinde ist. Durch die Abrundungen am Gewindegrund und an den Flankenspitzen wird die Kerbwirkung des Gewindes herabgesetzt, was zu einer höheren Haltbarkeit bzw. Belastbarkeit des Rundgewindes gegenüber anderen Gewinden führt. Embodiments of the coupling device are advantageous in which the Thread is a round thread. Due to the rounding on the thread base and the notch effect of the thread is reduced at the flank tips, which towards a higher durability or resilience of the round thread other threads.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Kupplungsvorrichtung, bei denen der Zapfen bzw. die Ausnehmung eine Verjüngung von 1 : 10 bis 1 : 30 aufweisen, insbesondere 1 : 25, 1 : 20 und 1 : 15. Dabei ergibt sich die Verjüngung zu (Dd)/1, wobei D der größte und d der kleinste Durchmesser des Kegels bzw. des Kegelstumpfes ist und 1 die Kegel- bzw. Kegelstumpflänge bezeichnet. Je größer der Kegelwinkel desto stärker verjüngt sich der Kegel. Embodiments of the coupling device in which the Pins or the recess have a taper of 1:10 to 1:30, in particular 1:25, 1:20 and 1:15. This results in the taper (Dd) / 1, where D is the largest and d the smallest diameter of the cone and Truncated cone is and 1 denotes the length of the truncated cone or truncated cone. ever the larger the cone angle, the more the cone tapers.

Dabei sollte die Verjüngung nicht kleiner als 1 : 30 sein, da mit abnehmenden Kegelwinkel die Anzahl der Umdrehungen zur Realisierung einer festen Verbindung zwischen Spindel und Werkzeughalter zunimmt, was der Forderung nach einer Schnell-Kupplungsvorrichtung entgegenlaufen würde. Das Kegelgewinde würde sich gewissermaßen immer mehr einem zylindrischen Gewinde nähern mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Nachteilen. The taper should not be less than 1:30, as it decreases Cone angle the number of revolutions to realize a fixed Connection between spindle and tool holder increases what the Demand for a quick coupling device would run counter. The conical thread would become more or less a cylindrical one Thread approach with the disadvantages known from the prior art.

Andererseits leidet bei zunehmendem Kegelwinkel die Rundlaufgenauigkeit des in der Kupplungsvorrichtung zu verspannenden Werkzeughalters, so daß die Verjüngung nicht größer als 1 : 10 sein sollte. On the other hand, as the taper angle increases, the concentricity of the in the coupling device to be clamped tool holder, so that the Taper should not be greater than 1:10.

Grundsätzlich muß ein Kompromiß zwischen einer geforderten Rundlaufgenauigkeit und dem Wunsch nach einer möglichst schnell zu bedienenden Kupplungsvorrichtung gefunden werden. Verjüngungen, die beiden Zielsetzungen gerecht werden, sind 1 : 15, 1 : 20 und 1 : 25 und die zwischen diesen liegenden Werte. Basically there has to be a compromise between a required Concentricity and the desire for one as quickly as possible operating coupling device can be found. Rejuvenations that both objectives are 1:15, 1:20 and 1:25 and the between these values.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles gemäß der Fig. 1 bis 3 näher erläutert. Hierbei zeigt: The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3. Here shows:

Fig. 1 in der Seitenansicht eine Spindel mit einem ersten Verbindungselement einer ersten Ausführungsform der Kupplungsvorrichtung, und Fig. 1 in side view of a spindle with a first connecting element of a first embodiment of the coupling device, and

Fig. 2 in der Seitenansicht einen Werkzeughalter mit einem zweiten Verbindungselement der ersten, in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Kupplungsvorrichtung, teilweise geschnitten, und Fig. 2 is a side view of a tool holder with a second connecting element of the first embodiment of the coupling device shown in Fig. 1, partly in section, and

Fig. 3 in der Seitenansicht die erste Ausführungsform einer Kupplungsvorrichtung mit den in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten und in Eingriff befindlichen ersten und zweiten Verbindungselementen, teilweise geschnitten. Fig. 3 is a side view of the first embodiment of a coupling device with the first and second connecting elements shown in Fig. 1 and Fig. 2 and in engagement, partially cut.

Fig. 1 zeigt in der Seitenansicht eine Spindel 2 mit einem an ihrem einen Ende angeordneten kegelförmigen Zapfen 6, wobei die Spindel 2 und der kegelförmige Zapfen 6 rotationssymmetrisch zur Spindelachse 10 sind. Fig. 1 shows in side view a spindle 2 having disposed at one end thereof tapered pin 6, wherein the spindle 2 and the cone-shaped pins 6 are rotationally symmetrical to the spindle shaft 10.

Der kegelförmige Zapfen 6 weist ein Außengewinde 7 auf und bildet so das erste Verbindungselement 4 der Kupplungsvorrichtung. The conical pin 6 has an external thread 7 and thus forms the first connecting element 4 of the coupling device.

Fig. 2 zeigt einen im wesentlichen zylinderförmigen Werkzeughalter 3 mit einer an seiner Stirnseite angeordneten, kegelförmigen Ausnehmung 8. Die kegelförmige Ausnehmung 8 und der Werkzeughalter 3 sind rotationssymmetrisch zu der Achse 11 des Werkzeughalters 3. Fig. 2 shows a substantially cylindrical tool holder 3 having disposed on its end face, cone-shaped recess 8. The conical recess 8 and the tool holder 3 are rotationally symmetrical to the axis 11 of the tool holder 3 .

Die kegelförmige Ausnehmung 8 weist ein Innengewinde 9 auf und bildet so das zweite Verbindungselement 5 der Kupplungsvorrichtung 1. Dabei korrespondiert die kegelförmige Ausnehmung 8 mit ihrem Innengewinde 9 als zweites Verbindungselement 5 mit dem in Fig. 1 dargestellten ersten Verbindungselement 4 der Kupplungsvorrichtung 1, welches durch den kegelförmigen Zapfen 6 und dem an ihm angeordneten Außengewinde 7 gebildet wird. The conical recess 8 has an internal thread 9 and thus forms the second connecting element 5 of the coupling device 1 . The conical recess 8 with its internal thread 9 as the second connecting element 5 corresponds to the first connecting element 4 of the coupling device 1 shown in FIG. 1 , which is formed by the conical pin 6 and the external thread 7 arranged on it.

Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform der Kupplungsvorrichtung 1 in der Seitenansicht mit dem in Fig. 1 dargestellten ersten Verbindungselement 4 und dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Verbindungselement 5, wobei beide Verbindungselemente 4, 5 in Eingriff stehen. Um die Einzelheiten in der Verbindungsstelle zu zeigen, sind die beiden Verbindungselemente 4, 5 im Schnitt dargestellt. Fig. 3 shows a first embodiment of the coupling device 1 in side view with the one in Fig. 1 illustrated first connecting member 4 and the second connecting element shown in Fig. 2 5, wherein both of the connecting elements 4, 5 are in engagement. In order to show the details in the connection point, the two connection elements 4 , 5 are shown in section.

Das erste Verbindungselement 4, welches an der Spindel 2 angeordnet ist und durch den ein Außengewinde 7 aufweisenden, kegelförmigen Zapfen 6 gebildet wird, steht im Eingriff mit dem zweiten Verbindungselement 5, welches am Werkzeughalter 3 angeordnet ist und durch die ein Innengewinde aufweisende, kegelförmige Ausnehmung 8 gebildet wird. The first connecting element 4 , which is arranged on the spindle 2 and is formed by the conical pin 6 having an external thread 7 , is in engagement with the second connecting element 5 , which is arranged on the tool holder 3 , and by the conical recess having an internal thread 8 is formed.

Die Kupplungsvorrichtung 1 erlaubt eine exakte Zentrierung des Werkzeughalters 3 in derart, daß die Achse 11 des Werkzeughalters 3 genau mit der Achse 10 der Spindel 2 fluchtet. Hierdurch wird ein exakter Rundlauf des Werkzeughalters 3 gewährleistet. Die Bewegungsrichtung der Spindel 2 und des mittels der Kupplungsvorrichtung 1 an die Spindel 2 gekoppelten Werkzeughalters 3 wird durch die beiden Pfeile angedeutet. Dabei führt die Spindel 2 eine oszillierende Hubbewegung aus, der eine Rotation um die Achse 10 der Spindel 2 überlagert wird. Bezugszeichenliste 1 Kupplungsvorrichtung
2 Spindel
3 Werkzeughalter
4 erstes Verbindungselement
5 zweites Verbindungselement
6 Zapfen
7 Außengewinde
8 Ausnehmung
9 Innengewinde
10 Achse
11 Achse
The coupling device 1 permits exact centering of the tool holder 3 in such a way that the axis 11 of the tool holder 3 is exactly aligned with the axis 10 of the spindle 2 . This ensures an exact concentricity of the tool holder 3 . The direction of movement of the spindle 2 and of the tool holder 3 coupled to the spindle 2 by means of the coupling device 1 is indicated by the two arrows. The spindle 2 executes an oscillating stroke movement, which is superimposed on a rotation about the axis 10 of the spindle 2 . LIST OF REFERENCES 1 coupling device
2 spindle
3 tool holders
4 first connecting element
5 second connecting element
6 cones
7 external threads
8 recess
9 internal thread
10 axis
11 axis

Claims

Coupling device ( 1 ) for connecting a spindle ( 2 ) to a tool holder ( 3 ), in particular for connecting a spindle ( 2 ) to a tool holder ( 3 ) of an ultrasound processing machine for hard and brittle materials, in particular glass ceramic, with two connecting elements ( 4 , 5 ), of which a connecting element is arranged on the spindle ( 2 ) and a connecting element on the tool holder ( 3 ), characterized in that a connecting element ( 4 , 5 ) has a conical pin ( 6 ) with an external thread ( 7 ) and the other connecting element ( 4 , 5 ) has a corresponding conical recess ( 8 ) with an internal thread ( 9 ).

2. Coupling device according to claim 1, characterized in that the thread ( 7 , 9 ) is a round thread.

3. Coupling device according to claim 1, characterized in that the thread ( 7 , 9 ) is a metric thread.

4. Coupling device according to one of the preceding claims, characterized in that the pin ( 6 ) or the recess ( 8 ) have a taper of 1:10 to 1:30, in particular 1:25, 1:20 and 1:15.