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Die
Erfindung betrifft ein Schnellwechselsystem für Werkzeugträger,
die mittels eines Anlagekonus in Anlage mit einem korrespondierenden
Aufnahmekonus einer antreibbaren Spindel bringbar und mittels einer
Festlegeeinrichtung im Aufnahmekonus gehalten sind, wobei eine Spannzangeneinrichtung gegen
einen Adapter und umgekehrt in der Aufnahme der Spindel tauschbar
gehalten sind, wobei der Adapter mittels einer Adapter-Spanneinrichtung
als Teil der Festlegeeinrichtung an der Spindel festlegbar ist.
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Unter
dem Begriff „Werkzeugträger” sind im vorliegenden
Zusammenhang Verbindungselemente zu verstehen, mittels denen Rotationswerkzeuge
wie Bohrer, Fräser, Schleifkörper oder dergleichen
abnehmbar mit der antreibbaren Spindel einer Bearbeitungseinrichtung
kuppelbar sind. Dabei kann es sich um Spannzangen handeln, die,
ebenso wie die an der Spindel gebildete zugehörige Spannzangenaufnahme
nach DIN 69880 genormt sind. Derartige Spannzangen
werden vorzugsweise zum Spannen von Werkzeugen mit zylindrischem
Schaft, wie Bohrer, benutzt, wobei die Spannzange mit ihrem Anlagekonus
am Aufnahmekonus der Spindel anliegt.
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Für
schnellen Werkzeugwechsel im Zuge rationeller Fertigungsabläufe
können als Werkzeugträger Adapter vorgesehen sein,
die einen den genormten Spannzangen entsprechenden Anlagekonus besitzen
und vor der Festlegung an der Spindel vorausgehend mit unterschiedlichen
Rotationswerkzeugen bestückt werden können, wobei
der betreffende Adapter seinerseits betreffende Werkzeuge über
eine Spannzange oder eine andere Halteeinrichtung aufnehmen kann.
Ein derartiges Wechselsystem ermöglicht also durch Austausch
von Spannzangen oder Adaptern, die ebenfalls mit einer Spannzange
versehen sein können, einen Wechsel zwischen unterschiedlichen
Bearbeitungswerkzeugen. Das Dokument
EP 1 358 960 B1 offenbart ein Wechselsystem ähnlicher
Gattung, bei dem ein Austausch zwischen einer Spannzangeneinrichtung
und einem Werkzeugwechseleinsatz ermöglicht ist.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe,
ein Schnellwechselsystem zur Verfügung zu stellen, das
einen schnellen und einfachen Wechsel von Werkzeugträgern,
wie Spannzangeneinrichtungen oder Adapter, ermöglicht und
trotz einfacher Bauweise eine besonders sichere Festlegung des jeweiligen
Anlagekonus am Aufnahmekonus der Spindel gewährleistet.
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Erfindungsgemäß ist
diese Aufgabe durch ein Schnellwechselsystem gelöst, das
die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
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Nach
dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 besteht eine wesentliche
Besonderheit der Erfindung darin, dass zwischen der Adapter-Spanneinrichtung
und dem Adapter mindestens eine Klemmspanneinrichtung vorhanden
ist. Dadurch, dass die Spannkräfte zum Festlegen des Anlagekonus
am Aufnahmekonus über eine Klemmspanneinrichtung am Adapter
angreifen, sind am Adapter keine radialen Planflächen erforderlich,
die durch axiale Verbindungsschrauben an korrespondierenden Planflächen
der Spindel festgespannt werden. Somit erfolgt die Anlage des Anlagekonus
am Aufnahmekonus rein kraftschlüssig durch die über die
Klemmspanneinrichtung übertragene Spannkraft der Spanneinrichtung.
Dadurch ist, ohne von äußerst präziser
axialer Tolerierung abhängig zu sein, die gewünschte
Halte- oder Anlagekraft an den Konen gewährleistet, wobei
ein entsprechender Kraftschluss realisierbar ist, so dass das erforderliche
Antriebsdrehmoment für betreffende Rotationswerkzeuge durch
Reibschluss übertragbar ist. Die Festlegung des Adapters
an der Spindel erfolgt daher prinzipiell in ähnlicher Weise
wie beim Halten einer Spannzangeneinrichtung, wobei diese ebenfalls über
die betreffende Spannzangen-Spannmutter unmittelbar mit ihrem Anlagekonus
an den Aufnahmekonus der Spindel andrückbar ist.
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Bei
bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die Klemmspanneinrichtung
aus miteinander zusammenwirkenden einzelnen Spannelementen gebildet.
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Vorzugsweise
ist die Anordnung hierbei so getroffen, dass die Klemmspanneinrichtung
als Spannelemente Teilringsegmente mit rechteckförmigem
Querschnitt aufweist, wobei für die Übertragung von
Spannkräften der Adapter-Spanneinrichtung auf den Adapter
eine Anlagefläche an einer Spannfläche des Adapters
und eine Anlagefläche an einer Spannfläche der
Adapter-Spanneinrichtung vorgesehen ist. Hierbei kann die Anordnung
so getroffen sein, dass zwischen aufeinanderfolgenden Teilringsegmenten eine
an diesen eine umfängliche Druckkraft erzeugende Federanordnung
vorhanden ist, die die Spannelemente radial aufzuweiten sucht. Dadurch
ist ein Bauelement gebildet, das unter federndem, radialem Aufweiten über
den Anlagekonus auf den Adapter aufgeschoben werden und in einen
umfänglichen Sitz des Adapters einschnappen kann, wobei
Ausgleichsbewegungen der Teilringsegmente entlang des Umfanges stattfinden
können.
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Vorzugsweise
weist die Adapter-Spanneinrichtung eine Adapter-Spannmutter auf,
die mit einem Gewinde der Spindel verschraubbar ist. Beim Werkzeugwechsel
ist für den Festlegevorgang daher lediglich das Festziehen
einer Mutter erforderlich, so dass sich der Werkzeugwechsel schnell
und bequem gestaltet.
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Bei
vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist die Adapter-Spannmutter
mit einem Innengewinde der Spindel verschraubbar, mit dem auch eine Spannzangen-Spannmutter
einer in der Spindel festzulegenden Spannzangeneinrichtung verschraubbar ist.
Dies ermöglicht eine einfache und besonders kompakte Bauweise
der Spindel.
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Bei
besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen besitzen
die Adapter-Spannmutter und der Adapter Radialebenen bildende Ringflächen
als Spannflächen, zwischen denen die Spannelemente der
Klemmspanneinrichtung als Kraftübertragungselement angeordnet
sind, das die Schraubenkraft der Adapter-Spannmutter auf den Adapter
als Festlegekraft oder Lösekraft überträgt,
die den Anlagekonus an den Aufnahmekonus drückt oder die
Konen trennt.
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In
vorteilhafter Weise kann hierbei vorgesehen sein, dass die Adapter-Spannmutter
einen Überwurf über den die adapterseitige Spannfläche
aufweisenden Bereich des Adapters bildet und dass in der den Überwurf
bildenden Innenfläche der Adapter-Spannmutter eine eine
radiale Erweiterung bildende Ringnut sowohl die mutterseitige Spannfläche als
auch einen Sitz für die Spannelemente der Klemmspanneinrichtung
bildet. Bei Ausbildung der Klemmspanneinrichtung dergestalt, dass
an dieser eine Federanordnung vorhanden ist, die die Spannelemente
radial aufzuweiten sucht, ist die Klemmspanneinrichtung in der den
Sitz bildenden Ringnut innerhalb der Adapter-Spannmutter durch Federkraft
gesichert gehalten, auch wenn die Adapter-Spannmutter von der Spindel
abgenommen ist. Es ist daher sozusagen eine Verliersicherung für
die Klemmspanneinrichtung gebildet. Auch am Adapter kann die Spannfläche
durch eine Ringnut gebildet sein, die im Adapter radial vertieft
ausgebildet ist.
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Gegenstand
der Erfindung ist auch eine Festlegeeinrichtung für ein
insbesondere gemäß einem der Ansprüche
1 bis 9 ausgebildetes Schnellwechselsystem, wobei die Festlegeeinrichtung
die im Patenanspruch 10 angegebenen Merkmale aufweist.
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Weitere
Einzelheiten der Festlegeeinrichtung sind in den weiteren Unteransprüchen
11 und 12 angegeben.
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Nachstehend
ist die Erfindung anhand der Zeichnung im Einzelnen erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
Längsschnitt eines Ausführungsbeispieles des Schnellwechselsystemes,
wobei eine Spannzangeneinrichtung mit ihrem Anlagekonus am Aufnahmekonus
einer Spindel mittels der Festlegeeinrichtung des Systems festgelegt
dargestellt ist;
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2 einen
Längsschnitt des Ausführungsbeispieles, wobei
in der Spindel ein Adapter mit seinem Anlagekonus am Aufnahmekonus
der Spindel festgelegt dargestellt ist und wobei im Adapter seinerseits
eine Spannzangeneinrichtung festgelegt ist;
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3 eine
schematisch vereinfacht gezeichnete perspektivische Schrägansicht
des Ausführungsbeispieles, wobei in auseinandergezogener Darstellung
die Spindel, eine Adapter-Spannmutter, eine Klemmspanneinrichtung
und ein Adapter in Einzeldarstellung gezeigt sind;
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4 einen
gegenüber 2 vergrößert
gezeichneten Teilausschnitt des in 2 mit IV
bezeichneten Bezirks und
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5 eine
gegenüber 3 in größerem Maßstab
gezeichnete perspektivische Schrägansicht der in Einzeldarstellung
gezeigten Klemmspanneinrichtung des Ausführungsbeispieles.
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In
der Zeichnung ist eine mittels einer nicht dargestellten Bearbeitungseinrichtung
antreibbare Spindel als Ganzes mit 2 bezeichnet. Diese
weist in ihrem werkzeugseitigen Endbereich einen inneren Aufnahmekonus 4 auf,
der an den äußeren Anlagekonus 6 einer
normüblichen Spannzange 8 angepasst ist. Die 1 zeigt
die Spannzange 8 in ihrem Festlegezustand an der Spindel 2.
Diese weist zwischen dem werkzeugseitigen Ende 12, welches
dem für die Verbindung mit der Bearbeitungseinrichtung dienenden
Kupplungsschaft 10 entgegengesetzt ist, und dem Ende des
Aufnahmekonus 4 eine radiale Erweiterung mit einem Innengewinde 14 auf,
in das eine handelsübliche Spannzangen-Spannmutter 16 eingeschraubt
ist. Durch Festziehen der Spannzangen-Spannmutter 16 wird
sowohl ein Rotationswerkzeug in der Spannzange 8 (was in
der Fig. nicht gezeigt ist) festgespannt, als auch die Spannzange 8 in Axialrichtung
in den Aufnahmekonus 4 der Spindel 2 gedrückt,
so dass der Anlagekonus 6 mit Festlegekraft am Aufnahmekonus 4 anliegt
und ein entsprechender Reibschluss für die Drehmomentübertragung
zwischen Spindel 2 und Spannzange 8 gewährleistet
ist.
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2 zeigt
einen Zustand, bei dem die Spannzange 8 von 1 gegen
einen Adapter 18 ausgetauscht ist, der wiederum mit seinem
Anlagekonus 6 am Aufnahmekonus 4 der Spindel 2 festgelegt
ist. Wiederum bildet das Innengewinde 14 der Spindel 2 Bestandteil
der Festlegeeinrichtung, die in diesem Fall als Adapter-Spanneinrichtung
eine Adapter-Spannmutter 20 aufweist, die mit ihrem Außengewinde 21 mit
dem Innengewinde 14 der Spindel 2 verschraubbar
ist. Die Adapter-Spannmutter 20 wirkt mit dem Adapter 18 über
eine Klemmspanneinrichtung 22 zusammen, die in 5 gesondert
und vergrößert dargestellt ist. Dabei bildet die
Klemmspanneinrichtung 22 ein Übertragungselement,
das die Schraubenkraft der Adapter-Spannmutter 20 als axiale
Spannkraft auf den Adapter 18 überträgt,
um An lagekonus 6 und Aufnahmekonus 4 mit Festlegekraft aneinander
zu drücken, worauf unten anhand der 4 und 5 näher
eingegangen wird.
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Bei
dem Betriebszustand von 2 ist der in der Spindel 2 festgelegte
Adapter 18 mit einer Spannzange 24 bestückt
(in der allerdings kein Werkzeug gespannt ist), die, wie die Spannzange 8 von 1 normüblich
ist, jedoch beispielsweise zu einer kleineren Größenklasse
gehört. Eine Spannzangen-Spannmutter 26, die mit
einem Außengewinde 28 des Adapters 18 verschraubt
ist, dient, wie die Spannzangen-Spannmutter 16 von 1,
ebenfalls sowohl zum Festspannen eines (nicht gezeigten) Werkzeuges
in der Spannzange 24 als auch zum Festlegen der Spannzange 24 mit
ihrem Anlagekonus 6 am Aufnahmekonus 4 des Adapters 18.
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Wie
am deutlichsten aus 4 entnehmbar ist, bildet die
Klemmspanneinrichtung 22 ein Kraftübertragungselement
zwischen einer Spannfläche 30 am Adapter 18 und
einer Spannfläche 32 an der Adapterspannmutter 20.
Dabei ist die Spannfläche 30 des Adapters 18 durch
eine Seitenfläche einer im Adapter 18 gebildeten,
radial vertieften Ringnut 34 gebildet, während
die Spannfläche 32 der Adapter-Spannmutter 20 durch
eine Seitenfläche einer eine radiale Erweiterung in der
Adapter-Spannmutter 20 bildenden Ringnut 36 gebildet
ist. Die Ringnut 36 bildet gleichzeitig an der Innenseite
der Adapter-Spannmutter 20 einen Sitz für die
Klemmspanneinrichtung 22, in dem die Klemmspanneinrichtung 22 unverlierbar
aufgrund der speziellen, unten näher erläuterten
Bauweise der Klemmspanneinrichtung 22 durch Federwirkung
gehalten ist. Die Klemmspanneinrichtung 22 ist mehrteilig
aufgebaut und weist, wie in 5 dargestellt
ist, Teilringsegmente 42 in Form von Stahlteilen rechteckförmigen
Profilquerschnittes auf, wobei die Seitenflächen 44 Anlageflächen
an den Spannflächen 30 und 32 bilden,
um die Schraubenkraft der Adapter-Spannmutter 20 als axiale
Festlegekraft auf den Adapter 18 zu übertragen.
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Wie
aus 5 zu ersehen ist, weist die Klemmspanneinrichtung 22 drei
Teilringsegmente 42 auf, wobei sich zwischen zwei Teilringsegmenten 42 eine
Lücke befindet, in der eine Druckfeder 46 angeordnet
ist, die eine in Umfangsrichtung wirkende Druckkraft ausübt,
die die Teilringsegmente 42 im Sinne einer Aufweitung des
Außendurchmessers der Klemmspanneinrichtung 22 zu
verschieben sucht. Somit ist unter Einfluss der aufweitenden Wirkung der
Druckfeder 46 die Spanneinrichtung 22 in dem durch
die Ringnut 36 gebildeten Sitz gehalten. Um die Klemmspanneinrichtung 22 und
die Adapter-Spannmutter 20 auf dem Adapter 18 in
Stellung zu bringen, so dass die Klemmspanneinrichtung 22 in die
Ringnut 34 des Adapters und in die innere Ringnut 36 der
Adapter-Spannmutter 20 einschnappt, kann die Klemmspanneinrichtung 22 über
den Anlagekonus 6 des Adapters aufgeschoben werden, bis die
Ringnut 34 erreicht ist, in die die Klemmspanneinrichtung 22 federnd
einfällt.
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Beim
Aufschieben der Adapter-Spannmutter 20 von der Seite des
Anlagekonus 6 des Adapters 18 wird mit Hilfe der
Einführkonen 50, 51 die Klemmspanneinrichtung 22 in
die Ringnut 34 des Adapters 18 gedrückt,
wobei die Druckfeder 46 solange zusammengedrückt
wird, bis die innere Ringnut 36 und die radial vertiefte
Ringnut 34 einen gemeinsamen Ringraum 52 bilden.
Durch teilweises Entspannen der Druckfeder 46 legt sich
die Klemmspanneinrichtung 22 radial an die innere Ringnut 36 an.
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Nach
dem Aufschieben der Adapter-Spannmutter 20 auf den Adapter 18 sind
dieser, die Klemmspanneinrichtung 22 und die Adapter-Spannmutter 20 gemeinsam
zu einer verclipsten Einheit vereinigt. Somit stehen Adapter 18 als
gegebenenfalls mit Werkzeugen oder Spannzangen vorbestückte
Module mit daran bereits befindlicher Adapter-Spanneinrichtung und
Klemmspanneinrichtung für äußerst schnelle
und einfache Werkzeugwechsel zur Verfügung, wobei für
den gesamten Festlege- und Lösevorgang nur eine einzige
Mutter festgezogen bzw. gelöst werden muss.
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Es
ist ersichtlich, dass bei in der Spindel 2 festgelegter
Spannzange 8, siehe 1, durch
Festziehen der Spannmutter 16 die formschlüssige
Festlegung an den Konen 4 und 6 erfolgt, ohne
dass es im Zuge des Spannvorganges zu einer Anlage an einer radialen
Planfläche der Spindel 2 kommt. Entsprechendes
gilt, wenn, wie in 2 gezeigt, ein Adapter 18 gegen
die Spannzange 8 ausgetauscht ist. Wiederum wirkt zwischen
Spindel 2 und Adapter 18 über die Klemmspanneinrichtung 22 eine
axiale Festlegekraft durch Festdrehen lediglich einer Mutter, die in
diesem Falle als Adapter-Spannmutter 20 gestaltet ist,
wodurch die Anlage zwischen den Konen 4 und 6 gebildet
ist, ohne dass eine Anlage an einer radialen Planfläche
der Spindel 2 erfolgen würde.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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