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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 Anlagekonus 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.
