DE102008063761B4

DE102008063761B4 - Spannvorrichtung zum Einspannen einer Werkzeugeinheit

Info

Publication number: DE102008063761B4
Application number: DE200810063761
Authority: DE
Inventors: Walter Dyck
Original assignee: DMG MICROSET GmbH
Current assignee: Franz Haimer Maschinenbau KG
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2028-12-20
Also published as: DE102008063761A1

Abstract

Spannvorrichtung (10) zum Einspannen einer Werkzeugeinheit (12), mit einer Spannhülse (32), durch die sich in Axialrichtung ein Sitz (34) zur Aufnahme der Werkzeugeinheit (12) erstreckt, der sich kegelstumpfförmig nach unten verjüngt und nach unten und oben offen ist, und einem unterhalb der Spannhülse (32) angebrachten Spannsatz (42) mit Greiforganen (43) zum Erfassen eines Anzugsbolzens (16) am unteren Ende der Werkzeugeinheit (12), gekennzeichnet durch mindestens ein Auswurforgan (46), das in eine Aufnahme (44) am unteren Ende der Spannhülse (32) im Bereich des Öffnungsrandes des Sitzes (34) eingelassen ist, sowie dadurch, dass die Aufnahme (44) nach unten zum Spannsatz (42) und radial nach innen zum Sitz (34) hin offen ist und dass in der Aufnahme (44) das Auswurforgan (46) axial nach oben zumindest bis in eine Anschlagsposition an der eingesetzten Werkzeugeinheit (12) verschiebbar ist, wobei die axiale Länge des Auswurforgans (46) derart bemessen ist, dass es in der Anschlagsposition aus dem unteren...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Einspannen einer Werkzeugeinheit, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Dokument DE 35 41 236 A1 zeigt eine derartige Spannvorrichtung als Werkzeugkupplung zum Anschließen eines Werkzeugs an eine rotierende Maschinenspindel.
Derartige Spannvorrichtungen sind Bestandteil von Werkzeug-Voreinstellgeräten zum Vermessen und Einrichten von Werkzeugen vor ihrer Verwendung in einer Materialbearbeitungsmaschine. Das eigentliche Werkzeug wird in der Regel in einem Adapter gehalten, der etwa kegelstumpfförmig ausgebildet ist und an seinem unteren Ende einen Anzugsbolzen aufweist. Zur Aufnahme dieses Adapters weist die Spannvorrichtung eine Spannhülse auf, durch die sich in Axialrichtung ein Sitz erstreckt, in den der Adapter einpassbar ist. Entsprechend der Form des Adapters verjüngt der Sitz sich kegelstumpfförmig nach unten und ist zu beiden axialen Seiten, also nach oben und nach unten hin offen. In der aufgenommenen Position der Werkzeugeinheit ragt der Anzugsbolzen aus dem unteren Ende des Sitzes heraus, während das einzurichtende Werkzeug oberhalb der Spannhülse frei steht.
Die Werkzeugeinheit wird im Sitz fest durch einen Spannsatz gehalten, der unterhalb der Spannhülse angeordnet ist und mit Greiforganen zum Erfassen des Anzugsbolzens ausgestattet ist. Die Greiforgane umschließen den Bolzen und ziehen ihn nach unten, so dass die Mantelfläche des Adapters gegen die Innenfläche des Sitzes gepresst wird. Das Lösen der Werkzeugeinheit geschieht bei den herkömmlichen Geräten durch eine Aufwärtsbewegung der Greiforgane, bei welcher eine obere Anschlagsfläche der Greiforgane gegen das untere Ende des Adapters bewegt wird und diesen aus dem Sitz nach oben drückt.
Die untere Anschlagsfläche der Werkzeugeinheit, an der die Greiforgane während der Aufwärtsbewegung anschlagen, wird bei den bisher bekannten Spannvorrichtungen durch die Stirnfläche des Anzugsbolzens gebildet.
Entsprechend den unterschiedlichen Gestaltungen des Anzugsbolzens sind die Greiforgane daher passend auszubilden. Dies betrifft insbesondere eine Anpassung an die Länge des Anzugsbolzens, die stark variieren kann, und zwar selbst zwischen Adaptern, die die gleiche Kegelstumpfform aufweisen und daher im Prinzip in die gleiche Spannhülse eingepasst werden können. Die Anpassung der Spannvorrichtung an verschiedene Werkzeugeinheiten unterschiedlicher Hersteller ist daher aufwendig und kostenintensiv.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass sich eine Anpassung des Spannsatzes an unterschiedliche Formen und Längen des Anzugsbolzens am unteren Ende der Werkzeugeinheit erübrigt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Der Auswurfmechanismus der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung wird durch ein Auswurforgan ergänzt, das in eine Aufnahme am unteren Ende der Spannhülse im Bereich des Öffnungsrandes des Sitzes eingelassen ist. Innerhalb der Aufnahme ist das Auswurforgan aufwärts und abwärts beweglich. Die Aufnahme ist nach unten zum Spannsatz und radial nach innen zum Sitz hin offen, so dass das Auswurforgan nach oben zumindest bis in eine Position einschiebbar ist, in der es am eingesetzten Werkzeug anschlägt, d. h. mit der Innenfläche des Sitzes abschließt. Seine axiale Länge ist derart bemessen, dass es in dieser Anschlagsposition aus dem unteren Ende der Spannhülse vorspringt.
Am vorspringenden Teil des Auswurforgans kann dann eine obere Stirnfläche der Greiforgane während deren Aufwärtsbewegung anschlagen, so dass die Greiforgane das Auswurforgan nach oben zumindest bis in die Anschlagsposition schieben. Ist der Adapter der Werkzeugeinheit in den Sitz eingepasst, schlägt die Innenfläche des Auswurfsorgans in dieser Stellung an der Mantelfläche des Adapters an und überträgt einen Stoß zum Lösen desselben aus dem Sitz. Sei einer weiteren Verschiebung in Aufwärtsrichtung über die Anschlagsposition hinaus kann das Auswurforgan in den Sitz hinein gedrückt werden und den Adapter nach oben schieben, so dass er frei aus der Spannhülse entnehmbar ist.
Die Greiforgane schlagen damit nicht mehr an der unteren Stirnfläche des Anzugsbolzens an, sondern an der Unterseite des Auswurforgans, das den Stoß der Greiforgane an die Mantelfläche des Adapters überträgt. Es ist daher nicht mehr erforderlich, die Form der Greiforgane an den Anzugsbolzen anzupassen. Es muß lediglich die Spannhülse mit ihrem Sitz und dem daran angebrachten Auswurforgan an die Kegelstumpfform des Adapters angepasst sein. Da die Adapterformen jedoch in größerem Umfang standardisiert sind als die Gestaltungen des Anzugsbolzens, führt dies zu einer erheblichen Vereinfachung der gesamten Konstruktion. Modifikationen der Spannvorrichtung zur Anpassung an verschiedene Werkzeugeinheiten müssen nur noch in erheblich geringerem Umfang vorgenommen werden.
Vorzugsweise ist das Auswurforgan nach oben über die Anschlagsposition hinaus in eine in den Sitz hineinragende Position einschiebbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Auswurforgan als Ring ausgebildet, der die untere Öffnung des Sitzes umschließt.
Ein Vorteil dieser Ringform besteht in der Verteilung der Kontaktfläche zwischen Auswurforgan und Adapter über den gesamten Umfang, so dass auch bei einem starken Stoss, der durch die Greiforgane erzeugt wird, keine Beschädigung der Adapter-Oberfläche auftritt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Aufnahme für den Ring durch eine ringförmige Abstufung des Querschnitts des unteren Öffnungsrands des Sitzes gebildet.
Weiter vorzugsweise ist die innere obere Umfangskante des Rings derart abgeschrägt, dass sie in der Anschlagsposition des Rings mit der Kegelstumpffläche des Sitzes abschließt.
Die Innenfläche des Rings ist damit so an die Adapteroberfläche angepasst, dass der Schlag über eine relativ große Fläche auf die Oberfläche des Adapters übertragen wird.
Vorzugsweise ist der Ring mit sich axial erstreckenden Langlöchern versehen, in die sich radial von außen in die Spannhülse erstreckende Bolzen- oder stiftförmige Halteorgane eingreifen.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
1 ist ein schematischer Schnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung;
2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Spannvorrichtung aus 1; und
3 zeigt die Spannvorrichtung aus den 1 und 2 in einer weiteren Position.
Die in 1 gezeigte Spannvorrichtung 10 dient zum Einspannen einer Werkzeugeinheit 12, die ein Werkzeug umfasst, das vor seinem Einsatz in einer Materialbearbeitungsmaschine ausgemessen und eingerichtet werden soll. In der Figur ist lediglich der untere Teil der Werkzeugeinheit 12 dargestellt, der einen Adapter 14 umfasst, an dessen unterem Ende ein Anzugsbolzen 16 angeformt ist. Eine von dem Adapter 14 getragene Werkzeughalterung sowie das Werkzeug selbst sind in den Figuren der Übersichtlichkeit halber nicht näher dargestellt. Der Adapter 14 weist einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 18 auf, der sich nach unten verjüngt und an dessen unterer Stirnseite 20 der Anzugsbolzen 16 angeformt ist. Der Anzugsbolzen 16 weist einen Abschnitt 22 mit geringerem Durchmesser als die Stirnfläche des kegelstumpfförmigen Abschnitts 18 auf, so dass sich zwischen dem Mantel 24 des Kegelstumpfes und dem Anzugsbolzen 16 eine Abstufung ergibt. An seinem unteren Ende ist der Anzugsbolzen 16 zu einer radialen Verdickung 26 erweitert.
An das obere Ende des kegelstumpfförmigen Abschnitts 18 schließt sich ein zylindrischer Abschnitt 28 an, der gegenüber dem Mantel des Kegelstumpfes nach außen vorspringt, so dass sich ein umlaufender Flansch 30 ergibt.
Die Spannvorrichtung 10 selbst umfasst eine Spannhülse 32, durch die sich in Axialrichtung ein kegelstumpfförmiger Sitz 34 zur Aufnahme der Werkzeugeinheit 12 erstreckt, der sich ebenfalls nach unten verjüngt. Die Form des Sitzes 34 ist an die Mantelfläche des kegelstumpfförmigen Abschnitts 18 der Werkzeugeinheit 12 angepasst, so dass dieser Abschnitt des Adapters 14 in den Sitz 34 eingepasst werden kann und die Position in 1 annimmt. In dieser Lage liegt der Flansch 30 des Adapters 14 auf der Oberfläche 36 der Spannhülse 32 um den oberen Umfangsrand des Sitzes 34 herum auf. Die Spannhülse 32 ist an ihrem oberen Ende ebenfalls nach außen zu einem flanschartigen Ring 38 erweitert, der die Auflage für den Flansch 30 des Adapters 14 bildet.
Der Sitz 34 ist zu beiden axialen Seiten, d. h. nach oben und nach unten hin offen. Die Oberseite der Spannhülse 32 ist diejenige, von der die Werkzeugeinheit 12 in den Sitz 34 eingepasst wird. An der Unterseite der Spannhülse ragt der Anzugsbolzen 16 aus der unteren Öffnung 40 des Sitzes 34 heraus.
Unterhalb der Spannhülse 32 ist ein Spannsatz 42 angebracht, der Greiforgane 43 in Form von Klauen zum Ergreifen des Anzugsbolzens 16 aufweist. Beim Einsetzen der Werkzeugeinheit 12 in den Sitz 34 umgreifen die Greiforgane 43 den Anzugsbolzen 16 seitlich von außen an seinem Abschnitt 22 kleineren Durchmessers, d. h. oberhalb der Verdickung 26, und ziehen den Anzugsbolzen 16 nach unten, so dass die Werkzeugeinheit 12 fest in die Spannhülse 32 gezogen wird.
Der Rand der unteren Öffnung 40 des Sitzes 34 ist nach innen hin abgestuft, so dass sich eine ringförmige Ausnehmung 44 ergibt, die radial nach innen zum Sitz 34 und nach unten geöffnet ist. In dieser Ausnehmung 44 liegt ein etwa zylindrischer Ring 46 ein, der ein Auswurforgan für die Werkzeugeinheit 12 bildet. Die Querschnittsform des Rings 46 sowie seine Position in der Ausnehmung 44 sind in 2 besser sichtbar. Die axiale Länge, d. h. die Höhe des Rings 46 entspricht etwa der axialen Tiefe der Ausnehmung 44. Die innere obere Umfangskante 48 des Rings 46 ist derart abgeschrägt, dass sie in der hier dargestellten Anschlagsposition des Rings 46 an dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 18 des Adapters 14 mit dessen Kegelstumpffläche bzw. der inneren Oberfläche des Sitzes 34 abschließt. Die Unterseite des Rings 46 ist den oberen Stirnflächen 54 der Greiforgane 43 zugewandt.
Die Tiefe der Ausnehmung 44 gestattet es, den Ring 46 aus der in den Figuren dargestellten Position noch höher in eine Position zu verschieben, in der der Ring 46 minimal, also lediglich Bruchteile von Millimetern in den Sitz 34 hinein ragt. Diese Stellung ist in 3 dargestellt. Es versteht sich, dass diese weitere Aufwärtsbewegung über die Anschlagsposition hinaus nur gegen das Eigengewicht der im Sitz 34 einliegenden Werkzeugeinheit 12 erfolgen kann. Diese wird also geringfügig angehoben, während sich die Oberflächen des kegelstumpfförmigen Abschnitts 18 des Adapters 14 und die Innenfläche des Sitzes 34 voneinander lösen, so dass die Werkzeugeinheit 12 leicht entnehmbar wird. Der Spannsatz 42 wird hierzu geöffnet und gibt den Anzugsbolzen 16 frei.
Zum Auswerfen der Werkzeugeinheit bewegen sich die Greiforgane 43 des Spannsatzes 42 nach oben, so dass sie in der Anschlagsposition einen Stoß gegen die Unterkante 52 des Rings 46 ausüben. Da die Höhe des Rings 46 so bemessen ist, dass seine Unterkante 52 in der Anschlagsposition am eingesetzten Werkzeug gegenüber dem unteren Ende der Spannhülse 32 vorspringt, kann dieser Stoß mit einer oberen Stirnfläche 54 der Greiforgane 43 ausgeübt werden, ohne dass die Greiforgane 43 auf die Unterseite der Spannhülse 32 treffen. Der Stoß führt zu einem Lösen des kegelstumpfförmigen Abschnitts des Adapters 14 von der Innenfläche des Sitzes 34, und während der zuvor beschriebenen weiteren Aufwärtsbewegung des Rings 46 über die Anschlagsposition hinaus wird der Adapter 14 vom Sitz 34 angehoben.
Da der Ring 46 den gesamten Umfang des Adapters 14 umschließt, ist die Stoßfläche relativ groß, so dass Beschädigungen des Adapters 14 vermieden werden.
Der Stoß wird also nicht, wie bei den herkömmlichen Spannvorrichtungen, auf die Unterseite des Anzugsbolzens 16 ausgeübt, sondern auf den Ring 46 als Auswurforgan. Es ist daher nicht mehr notwendig, die Greiforgane 43 des Spannsatzes 42 so an die Form und Länge des Anzugsbolzens 16 anzupassen, dass der Impuls zum Auswurf der Werkzeugeinheit 12 in geeigneter Weise übertragen werden kann. Stattdessen ist die erfindungsgemäße Spannvorrichtung 10 auch für Werkzeugeinheiten 12 mit unterschiedlich geformten Anzugsbolzen 16 grundsätzlich geeignet. Lediglich die Form des Sitzes 34 muß an die Mantelform des Adapters 14 angepasst sein.
Zur Führung des Rings 46 innerhalb seiner Aufnahme 44 ist der Ring 46 mit Langlöchern 56 ausgestattet, die sich axial entlang der Höhe des Rings 46 erstrecken. In die Langlöcher 56 ragen Bolzen- oder stiftförmige Halteorgane hinein, die durch Kanäle 60 geführt sind, die sich radial von außen durch die Spannhülse 32 erstrecken. Beispielsweise kann es sich bei diesem Halteorgan um Schraubbolzen handeln, die in Innengewinde 60 in der Spannhülse 32 eingeschraubt sind und deren Enden in die Langlöcher 56 ragen. Durch Herausschrauben der Halteorgane läßt sich der Ring 46 leicht entnehmen und wechseln. Die Länge der Langlöcher 56 ist so zu bemessen, dass eine problemlose Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Rings 46 innerhalb der Aufnahme 44 möglich wird, wie oben beschrieben.

Claims

Spannvorrichtung (10) zum Einspannen einer Werkzeugeinheit (12), mit einer Spannhülse (32), durch die sich in Axialrichtung ein Sitz (34) zur Aufnahme der Werkzeugeinheit (12) erstreckt, der sich kegelstumpfförmig nach unten verjüngt und nach unten und oben offen ist, und einem unterhalb der Spannhülse (32) angebrachten Spannsatz (42) mit Greiforganen (43) zum Erfassen eines Anzugsbolzens (16) am unteren Ende der Werkzeugeinheit (12), gekennzeichnet durch mindestens ein Auswurforgan (46), das in eine Aufnahme (44) am unteren Ende der Spannhülse (32) im Bereich des Öffnungsrandes des Sitzes (34) eingelassen ist, sowie dadurch, dass die Aufnahme (44) nach unten zum Spannsatz (42) und radial nach innen zum Sitz (34) hin offen ist und dass in der Aufnahme (44) das Auswurforgan (46) axial nach oben zumindest bis in eine Anschlagsposition an der eingesetzten Werkzeugeinheit (12) verschiebbar ist, wobei die axiale Länge des Auswurforgans (46) derart bemessen ist, dass es in der Anschlagsposition aus dem unteren Ende der Spannhülse (32) vorspringt.
Spannvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswurforgan (46) nach oben über die Anschlagsposition hinaus in eine in den Sitz (34) ragende Position verschiebbar ist.
Spannvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswurforgan (46) als Ring ausgebildet ist, der die untere Öffnung (40) des Sitzes (34) umschließt.
Spannvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (44) für den Ring (46) durch eine ringförmige Abstufung des Querschnitts des unteren Öffnungsrands des Sitzes (34) gebildet wird.
Spannvorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die innere obere Umfangskante (48) des Rings (46) derart abgeschrägt ist, dass sie in der Anschlagsposition des Rings (46) mit der Kegelstumpffläche des Sitzes (34) abschließt.
Spannvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (46) mit sich axial erstreckenden Langlöchern (56) versehen ist, in die sich radial von außen in die Spannhülse (32) erstreckende bolzen- oder stiftförmige Halteorgane eingreifen.