DE102005019136A1

DE102005019136A1 - Vorrichtung zum Spannen eines Werkzeughalters

Info

Publication number: DE102005019136A1
Application number: DE102005019136A
Authority: DE
Inventors: Frank Weigele; Matthias Weigele
Original assignee: Ews Werkzeugfabrik Weigele & Co KG GmbH; EWS WERKZEUGFABRIK WEIGELE GMB
Current assignee: Ews Weigele & Co Kg 73066 Uhingen De GmbH
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2025-04-21
Also published as: DE102005019136B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und wird zum Schnellspannen eines Werkzeughalters in einer Aufnahme eines Werkzeugrevolvers einer Maschine, z. B. eine Dreh- oder Fräsmaschine, ein Fräs- oder Drehzentrum oder ein Bearbeitungszentrum - Drehen, Fräsen, Bohren -, verwendet. Der ein Werkzeug aufnehmende Aufnahmebereich und ein Schaft, der in die Aufnahme eines gesagten (Werkzeug-)Revolvers einsteckbar ist, wobei der Aufnahmebereich vom Schaft durch einen gemeinsamen Bund, der schaftseitig eine Präzisions-Planfläche zur Anlage an einer Ausrichtfläche des Revolvers aufweist, getrennt und verbunden ist. Der Schaft hat in seiner Umfangsfläche eine axial und zum Bund hin gerichtete Ausnehmung, die in Bundnähe in eine quergerichtete Hinterschneidung mündet, wobei diese Hinterschneidung eine zum Bund hin zeigende Spannfläche besitzt, an die ein quer zur Einsteckrichtung in der Aufnahme des Revolvers angeordneter Spannbolzen derart angreift, dass bei Betätigung des Spannbolzens die Planfläche präzise an der Ausrichtfläche des Revolvers herangezogen und zugleich arretiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und wird zum Schnellspannen eines Werkzeughalters in einer Aufnahme eines Werkzeugrevolvers einer Maschine, z.B. eine Dreh- oder Fräsmaschine, ein Fräs- oder Drehzentrum oder ein Bearbeitungszentrum – Drehen, Fräsen, Bohren –, verwendet.
Es sind eine Vielzahl von Vorrichtungen zum Spannen von Werkzeughaltern bekannt. Insbesondere dienen Druckelemente oder Sperrstifte zum Arretieren eines Spannschaftes des Werkzeughalters in der betreffenden Aufnahmeausnehmung des Werkzeugrevolvers der Maschine.
Es sind auch Vorrichtungen zum Schnellspannen bekannt. Nachteil dieser bekannten Lösungen ist deren hoher Fertigungsaufwand.

Deshalb besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zu finden, die den Fertigungsaufwand reduziert und ein schnelles, sicheres und genaues Einspannen des Werkzeughalters im Revolver gewährleistet; zudem soll eine schnelle Entnahme aus dem Revolver auch möglich sein.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung zum Spannen eines Werkzeughalters mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst; die abhängigen Patentansprüche 2 bis 5 offenbaren Weiterbildungen und Ausführungsbeispiele der neuen Vorrichtung.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass ein schnelles, sicheres und genaues Spannen des Werkzeughalters im Revolver erfolgt. Zudem noch in der Verringerung des Herstellungsaufwandes für diese Vorrichtung selbst, inbegriffen die Verringerung der Anzahl der Bauteile.

Der Kerngedanke der Erfindung umfasst eine spezielle Gestaltung des in einer Aufnahme des Werkzeugrevolvers einsteckbaren Schaftes des Werkzeughalters. Der Werkzeughalter ist, axial gesehen, in einen Aufnahmebereich und einen Schaft unterteilt. Der Aufnahmebereich und der Schaft besitzen einen gemeinsamen Bund. Dieser Bund hat schaftseitig eine Präzisions-Planfläche zur Anlage an einer Ausrichtfläche des Werkzeugrevolvers. Der Schaft weist nunmehr in seiner Umfangsfläche eine axial und zum gemeinsamen Bund hin gerichtete Ausnehmung auf, die in Bundnähe in eine quergerichtete Hinterschneidung mündet, wobei diese Hinterschneidung eine zum Bund hin zeigende Spannfläche besitzt. An diese Spannfläche greift ein quer zur Einsteckrichtung in der Aufnahme des Werkzeugrevolvers angeordneter Spannbolzen an. Nach dem Einführen des Schaftes des Werkzeughalters in die in dem Werkzeugrevolver vorgesehene Aufnahme wird durch Betätigung des Spannbolzens die Planfläche präzise an der Ausrichtfläche des Werkzeugrevolvers herangezogen und zugleich arretiert.

In Weiterbildung des Kerngedanken der Erfindung ist im Bereich der Hinterschneidung, an der Planfläche ein Nocken vorgesehen, an den der im Werkzeugrevolver gelagerte und in dessen Aufnahme hineinreichende Spannbolzen bei dessen Betätigung zum Lösen des Werkzeughalters anschlägt, wodurch die Planfläche von der Ausrichtfläche des Werkzeugrevolvers gelöst wird. Der Schaft des Werkzeughalters wird also in axialer Richtung vom Werkzeugrevolver wegbewegt.

In Weiterbildung ist am Umfang des Schaftes wenigstens eine axial gerichtete Nute eingearbeitet, als Bestandteil einer Führungseinheit, deren anderes, vorzugsweise führendes Teil am Werkzeugrevolver, insbesondere in der für den Schaft vorgesehenen Aufnahme angeordnet ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist die am Schaft vorgesehene Spannfläche an einem Spannteil angeordnet, welches auf oder in besagter Ausnehmung angeordnet ist. Bevorzugt ist dieses Spannteil auswechselbar auf der Ausnehmung befestigt, sodass bei starker Beanspruchung nur dieses Teil und nicht der gesamte Werkzeughalter ausgetauscht werden muss; die Werkzeugkosten können also minimiert werden.

Die Aufnahme für den Werkzeughalter kann anstatt im Werkzeurevolver in einem Adapter vorgesehen sein, welcher im Werkzeugrevolver gehaltert wird.

Die Aufnahme kann, bei Anordnung im Werkzeugrevolver und auch bei Anordnung im Adapter, feststehend ausgeführt oder drehbar gelagert sein, je nachdem, ob das im Werkzeughalter aufzunehmende Werkzeug sich um seine Längsachse drehen soll oder nicht.

Die Erfindung wird folgend anhand von einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen dabei in schematischer Darstellung mehrere Arten von Werkzeughaltern, an denen das neue Spannsystem, die Vorrichtung, verwendet ist. Dabei zeigen:

1 eine Spannzange in Perspektive;

1a die Spannzange nach 1, mit Sicht auf die Arretierungsstelle an deren Schaft;

2 einen Fräsdorn in Perspektive;

2a den Fräsdorn nach 2, mit Sicht auf die Arretierungsstelle an deren Schaft;

3 eine Gewindebohrzange in Perspektive;

3a die Gewindebohrzange nach 3, mit Sicht auf die Arretierungsstelle an deren Schaft;

4 eine Zylinderaufnahme (Werkzeughalter) in Seitenansicht;

5, 5a, u. 5b einen in einen Werkzeugrevolver aufnehmbaren Adapter, in welchen die Aufnahme für den Werkzeughalter angeordnet ist und

6a, 6b u. 6c den an die am Schaft des Werkzeughalters vorgesehene Spannfläche angreifenden Spannbolzen.

In der 1 ist der neue Werkzeughalter in Ausbildung einer Spannzange 1 in Perspektive gezeigt. Dieser Werkzeughalter 1 hat entlang seiner Zentrumsachse 26 einen ein Werkzeug aufnehmenden Aufnahmebereich 9 und einen Schaft 3, der in eine Aufnahme 14 eines besagten Werkzeugrevolvers 15, siehe hierzu in 4, einsteckbar ist. Der Aufnahmebereich 9 ist vom Schaft 3 durch einen gemeinsamen Bund 2 getrennt, der schaftseitig eine Präzisions-Planfläche 2a, siehe auch in 1a, zur Anlage an einer Ausrichtfläche des Werkzeugrevolvers aufweist.
Der Schaft 3 weist in seiner Umfangsfläche eine axial und zum Bund 2 hin gerichtete Ausnehmung 5 auf. Diese Ausnehmung 5 mündet in Bundnähe in eine quergerichtete Hinterschneidung 6 ein, wobei diese Hinterschneidung 6 an deren revolverseitige Fläche eine zum Bund 2a hin zeigende Spannfläche 7 besitzt. An diese Spannfläche 7 greift ein quer zur Einsteckrichtung in der Aufnahme 14 des Werkzeugrevolvers 15 angeordneter Spannbolzen 20 an. Bei Betätigung des Spannbolzens 20 wird die Planfläche 2a präzise an der Ausrichtfläche des Werkzeugrevolvers, genauer gesagt an die Stirnfläche der Aufnahme 14, herangezogen und zugleich arretiert.
Bei diesem in den 1 und 1a gezeigtem Ausführungsbeispiel ist in spezieller Ausführung im Bereich der Hinterschneidung 6, an der Planfläche 2a ein Nocken 8 vorgesehen ist, an den der im Werkzeugrevolver gelagerte Spannbolzen 20 bei dessen Betätigung zum Lösen anschlägt und somit die Planfläche 2a der Spannzange 1 von der Ausrichtfläche 18 des Werkzeugrevolvers löst, also den Schaft 3 und somit den Werkzeughalter 1 in axialer Richtung vom Werkzeugrevolver weg bewegt.
Die den Spannbolzen 20 enthaltende Aufnahme 14 sowie der Spannbolzen 20 selbst sind in den 5 bis 6c gezeigt. Bei dem in den 5, 5a und 5b gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Aufnahme 14 nicht direkt im Werkzeugrevolver 15 angeordnet, sondern in einem Adapter 16, welcher in dem Werkzeugrevolver gehaltert wird. Am Gehäuse 16a des Adapters 16 ist ein Gehäusezapfen 16b angeordnet, welcher in besagtem Werkzeugrevolver, der hier nicht weiter dargestellt und in 4a durch eine Strich-Punkt-Linie angedeutet ist, gehaltert wird. In dem Gehäuse 16a ist die Aufnahme 14 vorgesehen, mit einem Frontteil 17, dessen Stirnfläche 18 die Ausrichtfläche für die Planfläche 2a des Bundes 2 des Werkzeughalters 1 ist. In dem Frontteil 17 der Aufnahme 14 sind radial gerichtet der Spannbolzen 20 sowie, vorzugsweise jeweils um 90° zum Spannbolzen 20 versetzt, zwei Führungsstifte 19 angeordnet. Diese Führungsstifte bilden zusammen mit den am Schaft 3 des Werkzeuges 1 vorgesehenen Nuten 4 die besagte Führungseinheit, die ein Verdrehen des Werkzeughalters um die Zentrumsachse 26 verhindert und zudem für eine wiederholbare genaue Positionierung des Werkzeughalters 1 genutzt wird.
Eine Ansicht auf die Stirnfläche dieses Adapters 16 zeigt die 5a. Dort ist die vorzugsweise um 90° versetzte Anordnung der Führungsstifte 19 zum Spannbolzen 20 zu sehen. Vom Spannbolzen 20 ragt in dieser Abbildung dessen Spannnase 24 in den aufnehmenden Bereich der Aufnahme 14 hinein.
Die 5b zeigt einen Teilschnitt entlang der Zentrumsachse 26 und durch den Spannbolzen 20 hindurch. In dieser Ansicht ist weiterhin einer der Führungsstifte 19 zu sehen sowie der aufnehmende Bereich der Aufnahme 14, die Spannnase 24 des Spannbolzens 20 sowie die Stirnfläche 18 des Frontteiles 17.
Der Spannbolzen 20 selbst ist in den 6a, 6b und 6c in Details gezeigt. Eine Perspektive in der 6a. Eine Seitenansicht der aufrechtstehenden Spannschraube 20 in der 6b. Diese Spannschraube 20 ist unterteilt in einen ersten Abschnitt 21, der mit einem Außengewinde 23 versehen ist und in einen zweiten Abschnitt, an welchem die Spannnase 24 ausgebildet ist. Die Spannnase 24 sitzt außermittig zur Längsachse des Spannbolzens 20 und hat vorzugsweise die Form eines Zylindersegmentes, im Querschnitt ein Kreissegment, bevorzugt kleiner als die Halbfläche, wobei in vorteilhafter Ausführung dessen Kreisbogen keinen konstanten Radius hat. Gegenüber der Darstellung in 6a ist der Spannbolzen 20 in dieser Ansicht etwa um 120° um seine Längsachse gedreht.
In der 6c ist der Spannbolzen 20 in Schnittdarstellung gezeigt sowie gegenüber der Darstellung in 6a um 45° um die Längsachse gedreht. Die Innenfläche der Spannnase 24 ist in voller Breite zu sehen sowie der Schlüsseleingriff 25, hier ausgebildet zur Aufnahme eines Inbus-Schlüssels.
Eine weitere spezielle Ausgestaltung ist noch in der 1a gezeigt. So ist in bevorzugter Ausführung als auswechselbares Teil auf der Ausnehmung 5 ein Spannteil 10 angeordnet. Die Vorteile des auswechselbaren Spannteiles 10 sind weiter vorn in der Beschreibung bereits genannt worden.
In den 2, 2a, 3, 3a und 4 sind weitere Ausführungsvarianten gezeigt, bei denen der Aufnahmebereich, 9a, 9b und 9c eine andere Form besitzt als bei der in der 1 und 1a gezeigten Ausführung des Werkzeughalters 1. Gezeigt wird ein Fräsdorn 11, eine Gewindebohrzange 12 und eine sogenannte Zylinderaufnahme 13. Bei der Darstellung in 4, der Zylinderaufnahme 13, ist dieser spezielle Werkzeughalter gegenüber den Darstellungen in den 1a , 2a und 3a um 90° um deren Zentrumsachse 26 gedreht gezeigt, sodass hier eine Draufsicht auf die Nute 4 erfolgt. In dieser 4 ist mit strichpunktierter Linie der Werkzeugrevolver 15 einer Werkzeugmaschine angedeutet, in welchem mehrere Aufnahmen 14 für Werkzeughalter 1 vorgesehen sind.
Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie auch nur allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind weitere Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.

1: Werkzeughalter
2: Bund
2a: Planfläche
3: Schaft
4: Nute (Führungseinheit)
5: Ausnehmung
6: Hinterschneidung
7: Spannfläche
8: Nocken
9, 9a, 9b, 9c: Aufnahmebereich (fürs Werkzeug)
10: Spannteil
11: Fräsdorn
12: Gewindebohrzange
13: Zylinderaufnahme
14: Aufnahme für Pos. 3 von Pos. 1, 11, 12 und 13
15: Werkzeugrevolver einer Maschine
16: Adapter
16a: Gehäuse
16b: Gehäusezapfen
17: Frontteil
18: Stirnfläche v. Pos. 17
19: Führungsstifte
20: Spannbolzen
21: erster Abschnitt
22: zweiter Abschnitt
23: Außengewinde
24: Spannnase
25: Schüsseleingriff
26: Zentrumsachse

Claims

Vorrichtung zum Spannen eines Werkzeughalters in einer Aufnahme eines Revolvers einer spanabhebenden Werkzeugmaschine bzw. Bearbeitungszentrums, wobei der Werkzeughalter (1; 11; 12; 13) entlang seiner Zentrumsachse einen ein Werkzeug aufnehmenden Aufnahmebereich (9; 9a; 9b; 9c) und einen Schaft (3), der in die Aufnahme eines besagten (Werkzeug-)Revolvers einsteckbar ist, besitzt und, wobei der Aufnahmebereich (9; 9a; 9b; bzw. 9c) vom Schaft (3) durch einen gemeinsamen Bund (2) der schaftseitig eine Präzisions-Planfläche (2a) zur Anlage an einer Ausrichtfläche des Revolvers aufweist, getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (3) in seiner Umfangsfläche eine axial und zum Bund (2) hin gerichtete Ausnehmung (5) aufweist, die in Bundnähe in eine quergerichtete Hinterschneidung (6) mündet, wobei diese Hinterschneidung (6) eine zum Bund (2a) hin zeigende Spannfläche (7) besitzt, an die (7) ein quer zur Einsteckrichtung in der Aufnahme des Revolvers angeordneter Spannbolzen (20) derart angreift, dass bei Betätigung des Spannbolzens (20) die Planfläche (2a) präzise an der Ausrichtfläche des Revolvers herangezogen und zugleich arretiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Hinterschneidung (6), an der Planfläche (2a) ein Nocken (8) vorgesehen ist, an den der im Revolver gelagerte Spannbolzen (20) bei dessen Betätigung zum Lösen der Spannung anschlägt, sodass die Planfläche (2a) von der Ausrichtfläche des Revolvers bewegt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang des Schaftes (3) wenigstens eine axial gerichtete Nute (4) eingearbeitet ist, als Bestandteil einer Führungseinheit, deren anderes, vorzugsweise führendes Teil am Revolver, insbesondere in der für den Schaft (3) vorgesehenen Aufnahme angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannfläche (7) an einem Spannteil (10) vorgesehen ist, welches (10) auf der Ausnehmung (5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannteil (10) auswechselbar auf der Ausnehmung (5) befestigt ist.