DE10137055B4

DE10137055B4 - Coupling device for connecting a spindle with a tool holder

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Publication number: DE10137055B4
Application number: DE2001137055
Authority: DE
Inventors: Hermann Sauer
Original assignee: Hermann Sauer & Co GmbH; Hermann Sauer & Co KG GmbH
Current assignee: Hermann Sauer & Co GmbH; Hermann Sauer & Co KG GmbH
Priority date: 2001-07-28
Filing date: 2001-07-28
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2021-07-29
Also published as: DE10137055A1

Abstract

Kupplungsvorrichtung (1) für das Verbinden einer Spindel (2) mit einem Werkzeughalter (3) einer Ultraschallbearbeitungsmaschine für harte und spröde Stoffe, insbesondere Glaskeramik, mit zwei Verbindungselementen (4, 5), von denen ein Verbindungselement an der Spindel (2) und ein Verbindungselement an dem Werkzeughalter angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungselement (4, 5) einen kegelförmigen Zapfen mit einem Außengewinde (7) und das andere Verbindungselement (4, 5) eine dazu korrespondierende kegelförmige Ausnehmung (8) mit einem Innengewinde (9) aufweist, wobei die Verbindungselemente (4, 5) Achsen (10, 11) aufweisen welche in Richtung der oszillierenden Hubbewegung der Spindel (2) ausgerichtet sind.coupling device (1) for connecting a spindle (2) to a tool holder (3) of a Ultrasonic processing machine for hard and brittle materials, in particular glass-ceramic, with two connecting elements (4, 5), of which a connecting element on the spindle (2) and a connecting element is arranged on the tool holder, characterized in that a Connecting element (4, 5) has a conical pin with an external thread (7) and the other connecting element (4, 5) has a corresponding thereto conical recess (8) having an internal thread (9), wherein the connecting elements (4, 5) have axes (10, 11) which in the direction of the oscillating Lifting movement of the spindle (2) are aligned.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung 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 The invention relates to a coupling device for connecting a spindle with a tool holder of an ultrasonic processing machine for hard and brittle Substances, in particular glass-ceramic, with two connecting elements, of which a connecting element to the spindle and a connecting element is arranged on the tool holder.

Kupplungsvorrichtungen zum Verbinden einer Spindel mit einem Werkzeughalter werden in der Regel bei sämtlichen Werkzeugmaschinen vorgesehen.coupling devices for connecting a spindle with a tool holder are usually in all Machine tools provided.

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.One example for this machine element is the drill chuck of a drill for Recording the drill, the shank of the drill, which as Tool holder can be viewed and at the top of the cutting part, which represents the tool itself, is fixed in the chuck is clamped.

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, if necessary, with the interposition of a tool holder by means of a coupling device with the spindle of the machine tool get connected.

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 is the object spindle and tool holder or tool firmly connect with each other and the movement of the Spindle while maintaining the highest possible Efficiency on the tool carrier or transfer 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 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 cases from the respective manufacturing process. A fundamental requirement but to the coupling device is the simple and fast operation, that is, the coupling device should be structurally designed such that a release of the coupling device and a change of the tool holder or the tool in one preferably short time can be.

Desweiteren hat die Kupplungsvorrichtung auch Einfluß auf die Fertigungsqualität des zu bearbeitenden Werkstückes, weswegen eine feste, das 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 machined workpiece, why a solid, that is, largely free of play connection between 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.Just in the field of surface treatment of workpieces, the common a fine machining is high demands on the coupling device posed.

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 Ultrasonic processing machines commonly used in this area of production technology Due to their functional principle, they have a very high and complex load 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.at They are the spindle with the help of a vibration generator to a forced oscillation excited, so that they have an oscillating lifting movement executes in the direction of the spindle axis. The forced vibration the spindle usually has Amplitudes between 4 μm up to 200 μm and nominal Frequencies between 15 kHz and 28 kHz, in special cases up up to 80 kHz. The continuous acceleration and deceleration of the spindle leads to a dynamic load in the joint between spindle and tool holders.

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.at Ultrasonic processing machines of the newer generation become the oscillating stroke movement superimposed on a rotational movement of the spindle, thereby reducing the stress in the joint between spindle and tool holder or tool on the one hand is enlarged and on the other more complex. The used in such processing machines Clutch devices must highest Requirements met.

Nach dem Stand der Technik kommen insbesondere zwei Kupplungsvorrichtungen für das Verbinden der Spindel mit dem Werkzeughalter zum Einsatz.To The prior art in particular two coupling devices for the 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, the spindle with the tool holder via a cylindrical Cones and a cylindrical To connect recess, usually the pin as the first Connecting element of the coupling device on the spindle and the Recess as a second connecting element of the coupling device is arranged on the tool holder.

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 Realization of a frictional, releasable Connection becomes the cylindrical one Spigot with an external thread and the cylindrical recess provided with an internal thread. So that in the parting line of this Connection not due to micromotion to cold welding joints comes is a washer, especially a washer Teflon, as an intermediate element in the junction between Spindle and tool holder arranged.

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.A disadvantage of the provision of an intermediate element, however, is the reduction in the efficiency of the coupling devices caused thereby, since such an intermediate element also has damping properties and that of the spindle in the connection point introduced energy or power incomplete with losses to the tool holder.

Aber es ist als weitaus kritischer zu betrachten, 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 the tool holder opposite allows the spindle. Especially in view of the rotational movement of the spindle, which also via the connection point is introduced into the tool holder, such a coupling device do not ensure a satisfactory concentricity of the tool. The lack of concentricity can on the one hand to a non-uniform stress lead the tool and on the other hand 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 leads one poor centering of the tool holder or the tool to an imbalance, which also with regard to the machine itself one additional Represents stress.

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 relative to the Spindle has the inherent disadvantage of not clearly defined Position of the tool with respect to the workpiece to be machined, what flows into the manufacturing tolerance as inaccuracy.

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 a conical or frustoconical Recess as a first connecting element and a conical or frustoconical Pin as a second connecting element, wherein the recess usually in the spindle and the pin is arranged 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 Connection of the spindle with the tool carrier is done by inserting the conical Spigot in the cone-shaped Aufnehmung. This form-fitting Connection is made by later Fixing the so joined Secured components, 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.These Guaranteed connection a high concentricity, whereby the concentricity with decreasing cone angle increases. A disadvantage of this device on the one hand is the increased Weight due to the need for a fixation device for fixation the positive Connection and the other in the substantially smooth contact surface between Spigot and recess micro-movements, resulting in a cold weld between pin and recess, that is, between the tool carrier and spindle to lead can.

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 motions, even if they do not cause a cold weld to lead, cause in any case increased wear of the spindle recess or the tool carrier on the cone.

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.Consequently can not one of the two described coupling devices a enough ensure high concentricity and at the same time the junction of wear-intensive Keep micro movements clear. In addition, neither of the two coupling devices allows the simple and quick change of the tool carrier or of the tool.

Aus der Tiefbohrtechnik sind konische Gewindeverbindungen bekannt. Eine derartige Gewindeverbindung zwischen zwei Teilen eines Tiefbohrwerkzeuges, wie es beispielsweise in der Erdöl-/Erdgasindustrie zum Einsatz kommt, beschreibt die DE 35 13 347 C1 . Bei der bekannten Gewindeverbindung ist der vordere Bereich mit einem konisch zulaufenden Außengewinde versehen. Der auf das Bohrgestänge aufgeschraubte Bohrkopf weist ein zu dem Bohrgestänge komplementär geschnittenes Innengewinde auf. Die konischen Gewindeverbindungen dienen der Vermeidung von Schwingungen in einem Bohrstrang während des Bohrfortschrittes. Bei modernen Werkzeugmaschinen werden jedoch die Werkzeuge mit einer Ultraschallschwingung angeregt, worauf aus Gründen der Leistungsfähigkeit auch in Zukunft nicht verzichtet werden kann.From deep drilling conical threaded connections are known. Such a threaded connection between two parts of a deep drilling tool, as used for example in the oil / gas industry, describes the DE 35 13 347 C1 , In the known threaded connection of the front portion is provided with a tapered external thread. The screwed onto the drill pipe drill head has a complementary to the drill string cut internal thread. The conical threaded connections serve to prevent vibrations in a drill string during drilling progress. In modern machine tools, however, the tools are excited with an ultrasonic vibration, which can not be dispensed with for reasons of efficiency in the future.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Kupplungsvorrichtung 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.In front In this background, it is the object of the invention, a coupling device for joining a spindle with a tool holder of an ultrasonic processing machine to provide the one as possible ensures high concentricity of the tool carrier or tool and at the same time a simple and quick change of the tool carrier or of the tool allows the device being highly efficient in terms of to be transferred Has power and the junction of wear-intensive Keeps micro movements 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, wobei die Verbindungselemente Achsen aufweisen, welche in Richtung der oszillierenden Hubbewegung der Spindel ausgerichtet sindIs solved This object is achieved by a coupling device of the generic type Type in which a connecting element has a conical pin with an external thread and the other connecting element has a corresponding conical recess having an internal thread, wherein the connecting elements have axes, which is aligned in the direction of the oscillating stroke movement of the spindle are

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 allows a simple and quick change of the tool carrier or the tool as opposed to a cylindrical thread, in which the Spigot with the external thread over the entire Length of the Internal thread must be screwed, allows the intended tapered thread an introduction of the cone-shaped Spigot in the recess until the external thread on the internal thread the recess rests, with a positive connection already with a short rotational movement is realized. Dependent on From the cone angle is usually enough already a quarter or half turn around pin and recess or around spindle and tool carrier to connect with each other.

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.A additional Fixing device for securing this already frictional connection becomes expendable, which adds extra Weight, which together with the spindle and the tool carrier through the vibration generator would have to be set in motion, avoided becomes.

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 explained in the introduction Coupling devices and inserts Add to this a simple and fast 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 den Zapfen und die Ausnehmung aufeinander abgleiten läßt.micromovements and by this wear caused as well as a cold weld joining the Components are avoided by completely eliminating the susceptible to this phenomenon areas or be reconstructed constructively. Thus, the coupling device according to the invention has neither over a parting line between the spindle and the tool carrier, according to the state of Technology was provided by means of a washer, still is a form-fitting Connection provided in the junction micro-movements could expire. The latter was in the coupling device according to the prior art given, by means of a conical pin and a conical recess a form-fitting Connection existed. This connection was particularly for the phenomenon of micro-movements susceptible, because the oscillating stroke movement of the spindle, which is primarily for the micro movement is responsible, well in the joint, which one pointed Angle with the spindle axis forms, could engage and the pin and let the recess slide on each other.

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.By the arrangement of a thread on the conical pin is the connecting surface between Spigot and recess, which essentially through the surfaces of the Thread flanks is formed, almost perpendicular to the direction of movement 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.Furthermore guaranteed the cone-shaped Design of the pin and the recess a good centering and a 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.Advantageous are embodiments the coupling device, in which the thread is a metric thread is. The metric threads include both the standard thread, which are preferably used for fastening, as well as Fine threads, which are particularly suitable for larger dimensions and high loads.

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 restraint the thread results primarily from between the flanks the internal and external thread acting frictional force, the metric thread due to the relatively large Flank angle of 60 °, which is why The metric thread is particularly suitable for a secure and firm connection of 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.Advantageous are embodiments the coupling device, in which the thread is a round thread is. Due to the rounded edges on the thread root and on the flank tips the notch effect of the thread is reduced, resulting in a higher durability or load capacity of the round thread compared to other threads leads.

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 (D – d)/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.Advantageous are embodiments the coupling device, wherein the pin or the recess a rejuvenation from 1:10 to 1:30, especially 1:25, 1:20 and 1:15. there the rejuvenation results to (D - d) / 1, where D is the largest and d is the smallest diameter of the cone or the truncated cone and 1 denotes the truncated cone length. The bigger the Cone angle the stronger rejuvenated the cone.

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.there should the rejuvenation not smaller than 1:30 because with decreasing cone angle the Number of revolutions to realize a fixed connection between spindle and tool holder increases, what the demand for would run counter to a quick coupling device.

Das Kegelgewinde würde sich gewissermaßen immer mehr einem zylindrischen Gewinde nähern mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Nachteilen.The Taper thread would in a sense more and more approaching a cylindrical thread with the out of the stand the technology known disadvantages.

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 suffers with increasing cone angle, the concentricity of in the coupling device to be clamped tool holder, so that the taper does not greater than 1:10 should be.

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, a compromise between a required concentricity and the desire for a possible be found quickly operated coupling device. tapers The two objectives are 1:15, 1:20 and 1:25 and the values lying between them.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles gemäß der 1 bis 3 näher erläutert. Hierbei zeigt:In the following the invention with reference to an embodiment according to the 1 to 3 explained in more detail. Hereby shows:

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

2 in der Seitenansicht einen Werkzeughalter mit einem zweiten Verbindungselement der ersten, in 1 dargestellten Ausführungsform der Kupplungsvorrichtung, teilweise geschnitten, und 2 in side view a tool holder with a second connecting element of the first, in 1 illustrated embodiment of the coupling device, partially cut, and

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

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. 1 shows in side view a spindle 2 with a cone-shaped pin arranged at its one end 6 , where the spindle 2 and the cone-shaped pin 6 rotationally symmetrical to the spindle axis 10 are.

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

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. 2 shows a substantially cylindrical tool holder 3 with a cone-shaped recess arranged on its front side 8th , The conical recess 8th and the tool holder 3 are rotationally symmetric 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 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 8th has an internal thread 9 and thus forms the second connecting element 5 the coupling device 1 , In this case, the conical recess corresponds 8th with its internal thread 9 as a second connecting element 5 with the in 1 shown first connecting element 4 the coupling device 1 which by the cone-shaped pin 6 and the external thread arranged on it 7 is formed.

3 zeigt eine erste Ausführungsform der Kupplungsvorrichtung 1 in der Seitenansicht mit dem in 1 dargestellten ersten Verbindungselement 4 und dem in 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. 3 shows a first embodiment of the coupling device 1 in the side view with the in 1 shown first connecting element 4 and in 2 shown second connecting element 5 , where both fasteners 4 . 5 engage. To show the details in the joint, the two fasteners are 4 . 5 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 connection element 4 which is attached to the spindle 2 is arranged and through the an external thread 7 having conical pins 6 is formed, is engaged with the second connecting element 5 which is on the tool holder 3 is arranged and through the female thread having a conical recess 8th is formed.

Die Kupplungsvorrichtung 1 erlaubt eine exakte Zentrierung des Werkzeughalters 3 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.The coupling device 1 allows exact centering of the tool holder 3 such that the axis 11 of the tool holder 3 exactly with the axis 10 the spindle 2 flees. As a result, an exact concentricity of the tool holder 3 guaranteed. The direction of movement of the spindle 2 and by means of the coupling device 1 to the spindle 2 coupled tool holder 3 is indicated by the two arrows. This leads the spindle 2 an oscillating lifting movement, which is a rotation about the axis 10 the spindle 2 is superimposed.

Claims

Coupling device ( 1 ) for connecting a spindle ( 2 ) with a tool holder ( 3 ) an ultrasonic processing machine for hard and brittle materials, in particular glass ceramic, with two connecting elements ( 4 . 5 ), of which a connecting element on the spindle ( 2 ) and a connecting element is arranged on the tool holder, characterized in that a connecting element ( 4 . 5 ) a conical pin with an external thread ( 7 ) and the other connecting element ( 4 . 5 ) a corresponding conical recess ( 8th ) with an internal thread ( 9 ), wherein the connecting elements ( 4 . 5 ) Axes ( 10 . 11 ) which in the direction of the oscillating stroke movement of the spindle ( 2 ) are aligned.

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

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

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

Use of a coupling device ( 1 ) with two connecting elements ( 4 . 5 ) of which a connecting element ( 4 . 5 ) a conical pin with an external thread ( 7 ) and the other connecting element ( 4 . 5 ) a corresponding conical recess ( 8th ) with an internal thread ( 9 ) comprises for connecting a tool holder ( 3 ) and a spindle ( 2 ) of an ultrasonic processing machine.