DE102012008275A1

DE102012008275A1 - Schnellwechsel-Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE102012008275A1
Application number: DE102012008275A
Authority: DE
Inventors: Karen Anne Craig; Kenneth George DeRoche
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2012-04-23
Publication date: 2012-11-22
Also published as: US8667660B2; US20120292863A1

Abstract

Eine Spannanordnung für einen Werkzeughalter enthält einen Werkzeughalterkörper mit einem Zugangsloch. Eine Verriegelungsmuffe ist gleitend im Zugangsloch angeordnet, und eine Zentrier-Spannzange ist innerhalb der Verriegelungsmuffe angeordnet und fest mit dem Werkzeughalterkörper verbunden. Die Zentrier-Spannzange nimmt eine Haltespitze eines Werkzeugs auf. Eine Federanordnung und eine Auslösevorrichtung bringen die Verriegelungsmuffe dazu, sich innerhalb des Zugangslochs zwischen einer Ladestellung, in der die Verriegelungsmuffe von der Zentrier-Spannzange gelöst ist, so dass die Zentrier-Spannzange offen ist, und einer Verriegelungsstellung zu bewegen, in der die Verriegelungsmuffe so in die Zentrier-Spannzange einrastet, dass die Zentrier-Spannzange geschlossen ist und die Haltespitze des Werkzeugs innerhalb des Zugangslochs verriegelt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung richtet sich auf die Werkzeugbereitstellung für Bearbeitungsvorgänge, und insbesondere auf eine Spannvorrichtung zum Befestigen eines Werkzeugs an einem Werkzeughalterkörper.
Beschreibung des Stands der Technik
Spannsysteme, die eine Spannzange oder eine ähnliche Vorrichtung zur Befestigung eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine oder einem Zwischen-Werkzeughalter verwenden, sind allgemein bekannt. Die Spannzangen enthalten allgemein einen rohrförmigen Körper, der aus einer Vielzahl von länglichen, flexiblen Fingern geformt wird. Die Finger werden durch längliche Spannzangenschlitze getrennt, die der Spannzange einen Grad radialer Flexibilität verleihen, der es der Spannzange ermöglicht, selektiv den Schaft eines Schneidwerkzeugs, wie eines Bohrmeißels, zu ergreifen. Die Spannzange wird in eine komplementär geformte Öffnung in dem Werkzeughalter so eingeführt, dass ein Ende der Spannzange durch die Öffnung im Werkzeughalter zugänglich ist. Solche Systeme erfordern allgemein eine seitliche oder rückwärtige Betätigung der Spannzange durch eine Schraube oder Nocke, um die Spannzange dazu zu bringen, einen Schaft des Werkzeugs radial zusammenzudrücken und sich darum zu spannen, ohne direkten Kontakt mit den sich radial biegenden Teilen der Spannzange. Solche Systeme können auch erfordern, dass die Spannzange physikalisch innerhalb des Werkzeughalters bewegt wird.
Dementsprechend erfordern typische Systeme des Stands der Technik eine komplexe Konstruktion der Bauteile, um die Spannzange zu betätigen, die unerschwinglich teuer und zu groß sein kann, je nach der Werkzeugbereitstellungsanwendung, und eine komplizierte Bearbeitung des Werkzeughalters selbst erfordern kann. Die Spannzange selbst ist möglicherweise nicht präzise im Werkzeughalter positioniert, und die Lehrenhöhe der Spannzange kann während des Zusammenbaus, der Wartung und der Verwendung schwierig beizubehalten sein. Die Bewegung und die Abnutzung der Spannzange kann die Greifkraft verringern und die Spannverbindung zwischen der Spannzange und dem Werkzeug lockern, was zu Ungenauigkeiten bei Bearbeitungsvorgängen führt. Weiter kann aufgrund der hohen beteiligten Spannkräfte der Schaft des Werkzeugs im Werkzeughalter festklemmen und schwierig entfernbar sein, ohne die Stellung der Spannzange zu stören.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher gibt es einen allgemeinen Bedarf für eine Spannanordnung für einen Werkzeughalter, die ein direktes radiales Zusammendrücken einer Spannzange erreicht, während gleichzeitig die Stellung und Lehrenhöhe der Spannzange bezüglich des Werkzeughalters exakt beibehalten werden, und die einfache Bauteile verwendet, um die Größe der Anordnung zu verringern und den Betrieb und die Wartung zu vereinfachen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Schnellwechsel-Spannvorrichtung geliefert, die das Einspannen einer Haltespitze eines Werkzeugs durch Federdruck und die Verwendung eines direkten radialen Zusammendrückens einer Spannzange und einer Abschrägung mit kleinem Winkel liefert, um eine Abschrägung mit größerem Winkel zu aktivieren, um die Haltespitze des Werkzeug in der Spannzange zu blockieren. Die Spannvorrichtung enthält weiter ein ”Rauswerf”-Merkmal, das das Werkzeug aus dem Werkzeughalter beim Entfernen des eingespannten Werkzeugs auswirft. Der dazugehörige Haltespitzenteil des Werkzeugs hat eine umgekehrte Abschrägung, um eine gegenseitige Verriegelung zwischen der Haltespitze und der Spannzange zu erleichtern.
Die Spannvorrichtung kann einfache, genormte Bauteile verwenden, um ein kompaktes Design zu erhalten. Zum Beispiel kann die Spannvorrichtung mit Werkzeugen verwendet werden, die einen Durchmesser von 19 mm haben. Die Spannvorrichtung kann auch in eine vereinfachte Taschenstruktur eingebaut werden, die im Werkzeughalterkörper geformt ist. Die Spannvorrichtung könnte eine einfache Wartung und Zusammenfügung und eine schnelle Richtungsänderung verschiedener Werkzeuge erlauben, während die Lehrenhöhe der Spannzange aufrechterhalten wird, um eine Gesamtgenauigkeit beizubehalten.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Spannanordnung für einen Werkzeughalter geliefert. Die Anordnung enthält einen Werkzeughalterkörper, in dem ein Zugangsloch definiert ist, wobei das Zugangsloch sich von einer Werkzeughalterseite des Werkzeughalterkörpers zu einer Basisfläche in den Werkzeughalterkörper erstreckt; eine Verriegelungsmuffe, die gleitend innerhalb des Zugangslochs angeordnet ist, wobei die Verriegelungsmuffe sich zwischen einer Muffenseite und einer Basisfläche erstreckt und eine einen Hohlraum definierende Innenfläche hat, wobei die Innenfläche einen sich in den Hohlraum erstreckenden Einrastteil enthält; eine Zentrier-Spannzange, die innerhalb des Hohlraums der Verriegelungsmuffe angeordnet und fest mit dem Werkzeughalterkörper verbunden ist, wobei die Zentrier-Spannzange einen Greifteil enthält, der eine eine Aussparung definierende Innenfläche und eine Außenfläche hat, wobei der Greifteil geeignet ist, um eine Haltespitze eines Werkzeugs darin aufzunehmen; eine Federanordnung, die im Hohlraum der Verriegelungsmuffe angeordnet ist und in die Zentrier-Spannzange und die Verriegelungsmuffe einrastet, um die Verriegelungsmuffe zur Basisfläche des Zugangslochs vorzuspannen; und eine Auslösevorrichtung, die in die Verriegelungsmuffe einrastet. Die Federanordnung und die Auslösevorrichtung sind konfiguriert, die Verriegelungsmuffe dazu zu bringen, sich innerhalb des Zugangslochs zwischen einer Ladestellung, in der der Einrastteil der Verriegelungsmuffe von der Außenfläche des Greifteils der Zentrier-Spannzange gelöst ist, so dass die Zentrier-Spannzange offen und die Aussparung in der Lage ist, die Haltespitze des Werkzeugs aufzunehmen, und einer Verriegelungsstellung zu bewegen, in der der Einrastteil der Verriegelungsmuffe in die Außenfläche des Greifteils der Zentrier-Spannzange einrastet, so dass die Zentrier-Spannzange geschlossen wird und die Haltespitze des Werkzeugs im Zugangsloch verriegelt.
Gemäß einer anderen besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Anordnung aus Werkzeug und Werkzeughalter geliefert. Die Anordnung enthält ein Werkzeug mit einer Werkzeugauflagefläche und einer Haltespitze, die sich von der Werkzeugauflagefläche erstreckt; einen Werkzeughalterkörper mit einem Zugangsloch darin definiert, wobei das Zugangsloch sich von einer Werkzeughalterseite des Werkzeughalterkörpers zu einer Basisfläche in den Werkzeughalterkörper erstreckt; eine Verriegelungsmuffe, die gleitend im Zugangsloch angeordnet ist, wobei die Verriegelungsmuffe sich zwischen einer Muffenseite und einer Basisfläche erstreckt und eine einen Hohlraum definierende Innenfläche hat, wobei die Innenfläche einen Einrastteil enthält, der sich in den Hohlraum erstreckt; eine Zentrier-Spannzange, die innerhalb des Hohlraums der Verriegelungsmuffe angeordnet und fest mit dem Werkzeughalterkörper verbunden ist, wobei die Zentrier-Spannzange einen Greifteil enthält, der eine eine Aussparung definierende Innenfläche und eine Außenfläche hat, wobei der Greifteil geeignet ist, um die Haltespitze des Werkzeugs darin aufzunehmen; eine Federanordnung, die im Hohlraum der Verriegelungsmuffe angeordnet ist und in die Zentrier-Spannzange und die Verriegelungsmuffe einrastet, um die Verriegelungsmuffe zur Basisfläche des Zugangslochs vorzuspannen; und eine Auslösevorrichtung, die in die Verriegelungsmuffe einrastet. Die Federanordnung und die Auslösevorrichtung sind konfiguriert, um die Verriegelungsmuffe zu veranlassen, sich innerhalb des Zugangslochs zwischen einer Ladestellung, in der der Einrastteil der Verriegelungsmuffe von der Außenfläche des Greifteils der Zentrier-Spannzange gelöst ist, so dass die Zentrier-Spannzange offen und die Aussparung in der Lage ist, die Haltespitze des Werkzeugs aufzunehmen, und einer Verriegelungsstellung zu bewegen, in der der Einrastteil der Verriegelungsmuffe in die Außenfläche des Greifteils der Zentrier-Spannzange einrastet, so dass die Zentrier-Spannzange geschlossen wird und die Haltespitze des Werkzeugs im Zugangsloch verriegelt.
Gemäß noch einer anderen besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Verbinden eines Werkzeugs mit einem Werkzeughalter geliefert. Das Verfahren enthält die Schritte des Lieferns eines Werkzeugs mit einer Werkzeugauflagefläche und einer sich von der Werkzeugauflagefläche erstreckenden Haltespitze, und des Lieferns eines Werkzeughalters mit einer Spannanordnung. Die Spannanordnung enthält einen Werkzeughalterkörper mit einem Zugangsloch darin definiert, wobei das Zugangsloch sich von einer Werkzeughalterseite des Werkzeughalterkörpers zu einer Basisfläche in den Werkzeughalterkörper erstreckt; eine Verriegelungsmuffe, die gleitend im Zugangsloch angeordnet ist, wobei die Verriegelungsmuffe sich zwischen einer Muffenseite und einer Basisfläche erstreckt und eine einen Hohlraum definierende Innenfläche hat, wobei die Innenfläche einen sich in den Hohlraum erstreckenden Einrastteil enthält; eine Zentrier-Spannzange, die im Hohlraum der Verriegelungsmuffe angeordnet und fest mit dem Werkzeughalterkörper verbunden ist, wobei die Zentrier-Spannzange einen Greifteil enthält, der eine eine Aussparung definierende Innenfläche und eine Außenfläche hat, wobei der Greifteil geeignet ist, um die Haltespitze des Werkzeugs darin aufzunehmen; eine Federanordnung, die im Hohlraum der Verriegelungsmuffe angeordnet ist und in die Zentrier-Spannzange und die Verriegelungsmuffe einrastet, um die Verriegelungsmuffe zur Basisfläche des Zugangslochs vorzuspannen; und eine Auslösevorrichtung, die in die Verriegelungsmuffe einrastet. Die Auslösevorrichtung wird betätigt, um in die Verriegelungsmuffe einzurasten, um die Verriegelungsmuffe im Zugangsloch in eine Ladestellung zu bewegen, in der der Einrastteil der Verriegelungsmuffe von der Außenfläche des Greifteils der Zentrier-Spannzange gelöst ist, so dass die Zentrier-Spannzange offen ist. Die Haltespitze des Werkzeugs wird dann in die Aussparung des Greifteils eingeführt. Die Auslösevorrichtung wird dann betätigt, um in die Verriegelungsmuffe einzurasten, so dass die Federanordnung die Verriegelungsmuffe im Zugangsloch in eine verriegelte Stellung bewegt, in der der Einrastteil der Verriegelungsmuffe in die Außenfläche des Greifteils der Zentrier-Spannzange einrastet, so dass die Zentrier-Spannzange geschlossen wird und die Haltespitze des Werkzeugs im Zugangsloch verriegelt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der verschiedenen Ausführungsformen der hier ausführlich beschriebenen Erfindung werden bei der Durchsicht der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den beiliegenden Zeichnungsfiguren klar.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht einer Spannanordnung für einen Werkzeughalter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine perspektivische Querschnittsansicht der Spannanordnung der 1 und eines Teils eines Werkzeugs in einem Auswurfzustand.
3 ist eine perspektivische Querschnittsansicht der Spannanordnung der 1 und eines Teils des Werkzeugs in einem Ladezustand.
4 ist eine perspektivische Querschnittsansicht der Spannanordnung der 1 und eines Teils des Werkzeugs in einem verriegelten Zustand.
5 ist eine seitliche Querschnittsansicht der Spannanordnung der 1 und eines Teils des Werkzeugs im ausgeworfenen Zustand.
6 ist eine seitliche Querschnittsansicht der Spannanordnung der 1 und eines Teils des Werkzeugs im Ladezustand.
7 ist eine seitliche Querschnittsansicht der Spannanordnung der 1 und eines Teils des Werkzeugs im verriegelten Zustand.
8 ist eine perspektivische Querschnittsansicht eines zusammengesetzten Teils der Spannanordnung der 1.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Zum Zweck der Beschreibung beziehen sich nachfolgend Begriffe der räumlichen Ausrichtung, wie sie verwendet werden, auf die Ausführungsform, auf die sich bezogen wird, wie sie in den beiliegenden Zeichnungsfiguren ausgerichtet oder sonst in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung beschrieben ist. Es ist aber klar, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen viele alternative Variationen und Konfigurationen annehmen können. Es ist auch klar, dass die spezifischen Bauteile, Vorrichtungen und Merkmale, die in den beiliegenden Zeichnungsfiguren veranschaulicht und hier beschrieben sind, nur beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen sind.
Unter Bezug auf die 1 und 8 ist eine Spannanordnung 10 für einen Werkzeughalter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie in den 2–7 veranschaulicht, wird die Spannanordnung 10 verwendet, um das Ende eines Werkzeugs 50, wie eines Schneidwerkzeugs, mit dem Werkzeughalter zu verbinden und daran zu befestigen. Das Werkzeug 50 hat eine Werkzeugauflagefläche 52 und eine Haltespitze 51, die sich von der Werkzeugauflagefläche 52 erstreckt.
Wie in den 1 und 8 gezeigt, enthält die Spannanordnung 10 einen Werkzeughalterkörper 100 mit einem Zugangsloch 102 in dem Werkzeughalterkörper 100 definiert. Das Zugangsloch 102 erstreckt sich von einer Werkzeughalterseite 101 des Werkzeughalterkörpers 100 zu einer Basisfläche 106 in den Werkzeughalterkörper 100. Eine Verriegelungsmuffe 25 ist gleitend im Zugangsloch 102 angeordnet. Die Verriegelungsmuffe 25 erstreckt sich zwischen einer zur Werkzeughalterseite 101 ausgerichteten Muffenseite 26 und einer zur Basisfläche 106 des Zugangslochs 102 ausgerichteten Basisfläche 27. Die Verriegelungsmuffe 25 hat eine einen Hohlraum definierende Innenfläche 29. Die Innenfläche 29 der Verriegelungsmuffe 25 enthält einen Einrastteil 30, der sich in den Hohlraum erstreckt. Wie in 8 gezeigt, ist der Einrastteil 30 ein Innenflansch, der der Muffenseite 26 benachbart positioniert ist und einen Teil davon bildet.
Eine Zentrier-Spannzange 11 ist im Hohlraum der Verriegelungsmuffe 25 angeordnet und fest mit dem Werkzeughalterkörper 100 verbunden. Wie in den 1 und 8 gezeigt, enthält die Zentrier-Spannzange 11 einen Greifteil 14 mit einer Innenfläche 22, die eine Aussparung 23 definiert, die geeignet ist, um die Haltespitze 51 des Werkzeugs 50 aufzunehmen, und mit einer Außenfläche 20, die einen Umfang des Greifteils 14 definiert. Die Innenfläche 22 und die Außenfläche 20 des Greifteils 14 der Zentrier-Spannzange 11 werden von einer Vielzahl von Greiffingern 15 definiert, die durch Schlitze 16 getrennt sind und sich von einer Basis 21 des Greifteils 14 erstrecken. Die Greiffinger 15 umgeben die Aussparung 23 und sind elastisch flexibel, um in die Haltespitze 51 des Werkzeugs 50 einzurasten und sie zu befestigen, während sie es ermöglichen, dass die Haltespitze 51 in die Aussparung 23 des Greifteils 14 eingeführt und aus ihr entfernt wird. Um die elastische Flexibilität der Finger 15 zu fördern, kann die Zentrier-Spannzange 11 aus einem elastischen Material wie einem Federstahl geformt sein. Es versteht sich, dass die Zentrier-Spannzange 11 aus einem beliebigen Material geformt sein kann, dessen Eignung dem Durchschnittsfachmann bekannt ist.
Wie in den 5–7 gezeigt, ist die Außenfläche 20 des Greifteils 14 mit einem geringen Abschrägungsgrad abgeschrägt. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Winkel der Abschrägung der Außenfläche 20 geringer als 20° bezüglich einer Längenrichtung der Zentrier-Spannzange 11, wenn die Finger 15 des Greifteils 14 in einem ungebogenen Zustand sind. Es versteht sich, dass die Abschrägung einen beliebigen Winkel haben kann, den ein Durchschnittsfachmann als geeignet ansieht.
Die Innenfläche 22 des Greifteils 14 enthält einen abgeschrägten Flansch 17, der sich über die Spitzen der Greiffinger 15 erstreckt und die Aussparung 23 umgibt. Wie in den 4 und 7 gezeigt, rastet der abgeschrägte Flansch 17 in verriegelnder Weise in eine auf der Haltespitze 51 des Werkzeugs 50 geformte, umgekehrt abgeschrägte Fläche 53 ein, wenn die Verriegelungsmuffe 25 in der Verriegelungsstellung und die Zentrier-Spannzange 11 geschlossen ist. Der abgeschrägte Flansch 17 hat einen hohen Abschrägungsgrad. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Winkel der Abschrägung des abgeschrägten Flanschs 17 größer als oder gleich 20° bezüglich einer Längenrichtung der Zentrier-Spannzange 11, wenn die Finger 15 des Greifteils 14 in einem ungebogenen Zustand sind. Es versteht sich, dass die Abschrägung einen beliebigen Winkel haben kann, der ein Durchschnittsfachmann als geeignet ansieht. Die umgekehrt abgeschrägte Fläche 53 der Haltespitze 51 hat einen entsprechenden Abschrägungswinkel, um ein verriegelndes Einrasten zwischen der Zentrier-Spannzange 11 und der Haltespitze 51 zu erleichtern, um die Haltespitze 51 in der Spannzange 11 zu befestigen und das Werkzeug 50 mit dem Werkzeughalterkörper 100 zu verbinden.
Wie in den 1 und 8 gezeigt, enthält die Zentrier-Spannzange 11 auch ein Abdichtelement 12, wie einen O-Ring, der sich um die Basis 21 des Greifteils 14 erstreckt und in die Innenfläche 29 der Verriegelungsmuffe 25 einrastet, um das Einrasten zwischen der Verriegelungsmuffe 25 und der Zentrier-Spannzange 11 abzudichten. Die Zentrier-Spannzange 11 enthält einen Gewindeteil 13, der sich von der Basis 21 des Greifteils 14 erstreckt. Der Werkzeughalterkörper 100 enthält ein Gewindeloch 103 darin definiert, das sich von der Basisfläche 106 des Zugangslochs 102 in den Werkzeughalterkörper 100 erstreckt. Der Gewindeteil 13 der Zentrier-Spannzange 11 rastet in das Gewindeloch 103 im Werkzeughalterkörper ein, um die Zentrier-Spannzange 11 fest mit dem Werkzeughalterkörper 100 zu verbinden. Zu diesem Zweck können die Basis 21 des Greifteils 14 und der Gewindeteil 13 eine sechseckige Aussparung 19 darin definiert haben, die sich in die Aussparung 23 öffnet. Die Aussparung 19 kann mit einem Sechskantschlüssel oder ähnlichen Werkzeug einrasten, um die Zentrier-Spannzange 11 fest mit dem Werkzeughalterkörper 100 zu verbinden. Es versteht sich, dass die Aussparung 19 jede Form oder Konfiguration haben kann, die dem Durchschnittsfachmann als geeignet bekannt ist. Der Gewindeteil 13 enthält auch einen Kühlmittelkanal 18 darin definiert und in Fluidverbindung mit der Aussparung 19. Der Werkzeughalterkörper 100 enthält auch ein Kühlmittelloch 105 darin definiert, das sich durch den Werkzeughalterkörper 100 in das Gewindeloch 103 erstreckt. Das Kühlmittelloch 103 des Werkzeughalterkörpers 100 steht in Fluidverbindung mit dem Kühlmittelkanal 18 der Zentrier-Spannzange 11, so dass Kühlmittelfluid über das Kühlmittelloch 105, den Kühlmittelkanal 18, die sechseckige Aussparung 19 und die Aussparung 23 des Greifteils 14 zum Werkzeug 50 befördert werden kann. Das Werkzeug 50 kann auch einen Kühlmittelkanal (nicht gezeigt) enthalten, der durch die Haltespitze 51 und das Werkzeug 50 geht, um das Kühlmittelfluid zum Schneidteil des Werkzeugs zu lenken.
Eine Federanordnung ist im Hohlraum der Verriegelungsmuffe 25 um den Gewindeteil 13 der Zentrier-Spannzange 11 angeordnet und rastet in die Zentrier-Spannzange 11 und die Verriegelungsmuffe 25 ein, um die Verriegelungsmuffe 25 zur Basisfläche 106 des Zugangslochs 102 vorzuspannen. Die Federanordnung enthält eine Vielzahl von Tellerfedern 31, die unter der Basis 21 des Greifteils 14 der Zentrier-Spannzange 11 angeordnet sind und in sie einrasten, eine Unterlegscheibe 32 zum Stützen der Tellerfedern 31, und einen Sicherungsring 33. Der Sicherungsring 33 rastet in eine Ringnut 28 ein, die in der Innenfläche 29 der Verriegelungsmuffe 25 geformt ist. Der Sicherungsring 33 hält die Unterlegscheibe 32 und die Tellerfedern 31 zwischen der Basis 21 des Greifteils 14 und der Basisfläche 27 der Verriegelungsmuffe 25 zurück und stützt sie.
Die Spannanordnung 10 enthält auch eine Auslösevorrichtung 40, die in die Verriegelungsmuffe 25 einrastet. Wie in den 1–4 gezeigt, ist die Auslösevorrichtung ein Drehstift 40, der in einer Querbohrung 104 positioniert ist, die sich durch den Werkzeughalterkörper 100 in einer Richtung nicht parallel zum Zugangsloch 102 erstreckt und teilweise das Zugangsloch 102 schneidet. Wie gezeigt, ist die Querbohrung 104 lotrecht zum Zugangsloch 102. Es versteht sich, dass die Bohrung 104 in dem Werkzeughalterkörper 100 in einem beliebigen Winkel bezüglich des Zugangslochs 102 positioniert sein kann, der dem Durchschnittsfachmann als geeignet bekannt ist. Der Drehstift 40 hat einen Außendurchmesser 44 und einen ausgesparten Teil 41, die zusammen ein Nockenprofil 43 definieren, das in die Basisfläche 27 der Verriegelungsmuffe 25 einrastet. Insbesondere hat der ausgesparte Teil 41 des Drehstifts 40 eine Form, definiert durch gegenüberliegende gekrümmte Wände 42 und einen flachen Boden, die der Basisfläche 27 der Verriegelungsmuffe 25 entspricht, so dass die Basisfläche 27 im ausgesparten Teil 41 sitzen kann. Der Drehstift kann auch eine Aussparung 45 in seinem Ende enthalten, die für den Eingriff eines Sechskantschlüssels oder ein ähnliches Werkzeug geformt ist, um den Drehstift zu betätigen.
Die Federanordnung und die Auslösevorrichtung 40 sind konfiguriert, um die Verriegelungsmuffe 25 dazu zu bringen, sich im Zugangsloch 102 zwischen einer Ladestellung (in 3 und 6 gezeigt), in der der Einrastteil 30 der Verriegelungsmuffe 25 von der Außenfläche 20 des Greifteils 14 der Zentrier-Spannzange 11 gelöst ist, so dass die Zentrier-Spannzange 11 offen und die Aussparung 23 in der Lage ist, die Haltespitze 51 des Werkzeugs 50 aufzunehmen, und einer Verriegelungsstellung (in 4 und 7 gezeigt) zu bewegen, in der der Einrastteil 30 der Verriegelungsmuffe 25 in die Außenfläche 20 des Greifteils 14 der Zentrier-Spannzange 11 einrastet, so dass die Zentrier-Spannzange geschlossen ist und die Haltespitze 51 des Werkzeugs 50 im Zugangsloch 102 verriegelt. Die Auslösevorrichtung 40 ist auch konfiguriert, um die Verriegelungsmuffe 25 in eine Auswurfstellung zu bewegen, in der die Muffenseite 26 der Verriegelungsmuffe 25 aus dem Zugangsloch 102 über die Werkzeughalterseite 101 hinaus vorsteht und in die Werkzeugauflagefläche 101 einrastet, um das Werkzeug 50 vom Werkzeughalterkörper 100 weg zu drücken.
Wieder unter Bezug auf die 1 und 8 wird die Spannanordnung 10 dadurch zusammengesetzt, dass zuerst die Tellerfedern 31, die Unterlegscheibe 32 und der Sicherungsring 33 auf dem Gewindeteil 13 der Zentrier-Spannzange 11 angeordnet werden, um die Federanordnung zu bilden. Die Spannzange 11 und die Federanordnung werden dann von der Basisfläche 27 der Verriegelungsmuffe 25 in den Hohlraum der Verriegelungsmuffe 25 eingeführt, und der Sicherungsring 33 wird in die Ringnut 28 in der Innenfläche 29 der Verriegelungsmuffe 25 eingerastet. Die zusammengebaute Verriegelungsmuffe 25, Spannzange 11 und Federanordnung werden dann mit einem Sechskantschlüssel oder ähnlichem Werkzeug in den Werkzeughalterkörper 100 eingeschraubt, so dass die Anordnung im Zugangsloch 102 positioniert ist. Ein Anschlag, wie die Basis des Gewindelochs 103 des Werkzeughalterkörpers 100, wird vorgesehen, so dass die Lehrenhöhe der Zentrier-Spannzange 11 bezüglich des Zugangslochs 102 während der Herstellung genau eingestellt und während der Nutzung und Wartung der Spannanordnung 10 gehalten werden kann.
Es versteht sich, dass verschiedene oben beschriebene Bauteile verändert und/oder durch ähnliche Bauteile ersetzt werden können, die dem Durchschnittsfachmann als geeignet bekannt sind. Zum Beispiel können die Tellerfedern 31 durch eine Standard-Spiralfeder oder Ähnliches ersetzt werden. Der Drehstift 40 kann durch einen gefasten oder abgeschrägten Stift ersetzt werden, der in geeigneter Weise in den Werkzeughalterkörper 100 eingesetzt oder daraus entfernt wird. Der Greifteil 14 der Zentrier-Spannzange 11 kann eine andere elastisch zusammenlegbare Konfiguration haben und kann mit dem Werkzeughalterkörper 100 durch variierende Mechanismen verbunden sein. Auch können die Bauteile aus einer Vielfalt von bekannten Materialien gebildet werden, abhängig von den relevanten Anwendungs- und Nutzungsbedingungen des Werkzeugs 50 und der Spannanordnung 10.
Unter Bezug auf die 2–7 enthält ein Verfahren zum Verbinden des Werkzeugs 50 mit dem Werkzeughalterkörper 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Liefern des Werkzeugs 50 und der oben beschriebenen Werkzeughalter-Spannanordnung 10. Um das Werkzeug 50 in den Werkzeughalterkörper 100 zu laden, wird der Drehstift 40 betätigt, um die Basisfläche 27 der Verriegelungsmuffe 25 in das Nockenprofil 43 einzurasten, um die Verriegelungsmuffe 25 im Zugangsloch 102 in eine Ladestellung (in 3 und 6 gezeigt) zu bewegen, in der die Muffenseite 26 an der oder geringfügig über der Werkzeughalterseite 101 positioniert und der Einrastteil 30 der Verriegelungsmuffe 25 von der Außenfläche 20 des Greifteils 14 der Zentrier-Spannzange 11 gelöst ist, so dass die Spannzange 11 offen ist und die Greiffinger 15 sich auseinander spreizen können. Die Haltespitze 51 des Werkzeugs 50 wird dann in die Aussparung 23 des Greifteils 14 der offenen Spannzange 11 eingeführt, die die Werkzeugauflagefläche 52 lose gegen die Werkzeughalterseite 101 und/oder die Muffenseite 26 hält.
Wenn die Haltespitze 51 des Werkzeugs 50 in der offenen Spannzange 11 positioniert ist, wird der Drehstift 40 betätigt, um so in die Verriegelungsmuffe 25 einzurasten, dass die Verriegelungsmuffe 25 von der Federanordnung innerhalb des Zugangslochs 102 in den ausgesparten Teil 41 des Drehstifts 40 in eine verriegelte Stellung (in 4 und 7) bewegt werden kann, in der die Verriegelungsmuffe 25 durch Federdruck in das Zugangsloch 102 gepresst wird. In der verriegelten Stellung rastet der Einrastteil 30 der Verriegelungsmuffe 25 in die abgeschrägte Außenfläche 20 des Greifteils 14 der Spannzange 11 ein und bewegt sich an ihr entlang. Dieser zunehmende Druck auf die abgeschrägte Außenfläche 20 bringt die Greiffinger 15 dazu, sich nach innen zu biegen, um die Spannzange 11 um die Haltespitze 51 des Werkzeugs 50 zu schließen. Wenn die Spannzange 11 geschlossen ist, rastet der stark abgeschrägte Innenflansch 17, der kollektiv von den Greiffingern 15 definiert wird, in die umgekehrt abgeschrägte Fläche 53 auf der Haltespitze 51 ein, um die Haltespitze 51 zu umklammern und in die Aussparung 23 der Spannzange zu ziehen, und die Haltespitze 51 aufgrund der Verriegelungs-Einrastung zwischen der Zentrier-Spannzange 11 und der Haltespitze 51 im Zugangsloch 102 zu verriegeln, die von dem Innenflansch 17 und der umgekehrt abgeschrägten Fläche 53 geformt wird. Auf diese Weise wird die Abschrägung mit geringem Winkel der Außenfläche 20 des Greifteils 14 verwendet, um die Abschrägung mit größerem Winkel des Innenflanschs 17 zu aktivieren, um die Haltespitze 51 in der Spannzange 11 zu verriegeln. Wie in den 4 und 7 gezeigt, rastet die Werkzeugauflagefläche 52 im verriegelten Zustand fest in die Werkzeughalterseite 101 ein.
Um das Werkzeug 50 aus dem Werkzeughalterkörper 100 auszuwerfen, wird der Drehstift 40 betätigt, um in die Basisfläche 27 der Verriegelungsmuffe 25 einzurasten, bis die Basisfläche in den Außendurchmesser 44 des Drehstifts einrastet und die Muffe 25 in eine Auswurfstellung gedrückt wird (in 2 und 5 gezeigt), in der die Muffenseite 26 der Verriegelungsmuffe 25 aus dem Zugangsloch 102 über die Werkzeughalterseite 101 hinaus vorsteht und in die Werkzeugauflagefläche 52 einrastet, um das Werkzeug 50 vom Werkzeughalterkörper 100 weg zu drücken. In dieser Stellung kann die Haltespitze 51 leicht aus der Spannzange 11 entfernt werden. Der Drehstift 40 kann dann betätigt werden, so dass die Verriegelungsmuffe 25 wieder in die Ladestellung zum Einführen eines anderen Werkzeugs 50 gebracht werden kann.
In der ganzen Beschreibung wurden die Begriffe Werkzeug und Werkzeughalter verwendet, um die zwei zueinander passenden Bauteile zu beschreiben. Es versteht sich, dass dieser Begriff, wie hier verwendet, eine beliebige Vielfalt von Befestigungen beschreiben kann, die verwendet werden, um ein Schneidwerkzeug an einer Werkzeugmaschine zu befestigen. Während spezifische Ausführungsformen der Erfindung ausführlich beschrieben wurden, versteht der Fachmann, dass verschiedene Veränderungen und Alternativen bezüglich dieser Einzelheiten im Lichte der Gesamtlehren der Offenbarung entwickelt werden könnten. Die hier beschriebenen, derzeit bevorzugten Ausführungsformen sind nur veranschaulichend und sollen den Rahmen der Erfindung nicht begrenzen, der der ganzen Bandbreite der beiliegenden Ansprüche und aller ihrer Äquivalente verliehen werden soll.

Claims

Spannanordnung für einen Werkzeughalter, die Folgendes aufweist: einen Werkzeughalterkörper, in dem ein Zugangsloch definiert ist, wobei das Zugangsloch sich von einer Werkzeughalterseite des Werkzeughalterkörpers zu einer Basisfläche in den Werkzeughalterkörper erstreckt; eine Verriegelungsmuffe, die gleitend in dem Zugangsloch angeordnet ist, wobei die Verriegelungsmuffe sich zwischen einer Muffenseite und einer Basisfläche erstreckt und eine einen Hohlraum definierende Innenfläche hat, wobei die Innenfläche einen Einrastteil enthält, der sich in den Hohlraum erstreckt; eine Zentrier-Spannzange, die innerhalb des Hohlraums der Verriegelungsmuffe angeordnet und fest mit dem Werkzeughalterkörper verbunden ist, wobei die Zentrier-Spannzange einen Greifteil enthält, der eine eine Aussparung definierende Innenfläche und eine Außenfläche hat, wobei der Greifteil geeignet ist, um eine Haltespitze eines Werkzeugs darin aufzunehmen; eine Federanordnung, die im Hohlraum der Verriegelungsmuffe angeordnet ist und in die Zentrier-Spannzange und die Verriegelungsmuffe einrastet, um die Verriegelungsmuffe zur Basisfläche des Zugangslochs vorzuspannen; und eine Auslösevorrichtung, die in die Verriegelungsmuffe einrastet, wobei die Federanordnung und die Auslösevorrichtung konfiguriert sind, die Verriegelungsmuffe dazu zu bringen, sich innerhalb des Zugangslochs zwischen einer Ladestellung, in der der Einrastteil der Verriegelungsmuffe von der Außenfläche des Greifteils der Zentrier-Spannzange gelöst ist, so dass die Zentrier-Spannzange offen und die Aussparung in der Lage ist, die Haltespitze des Werkzeugs aufzunehmen, und einer Verriegelungsstellung zu bewegen, in der der Einrastteil der Verriegelungsmuffe in die Außenfläche des Greifteils der Zentrier-Spannzange einrastet, so dass die Zentrier-Spannzange geschlossen wird und die Haltespitze des Werkzeugs im Zugangsloch verriegelt.
Spannanordnung nach Anspruch 1, wobei die Außenfläche des Greifteils der Zentrier-Spannzange abgeschrägt ist.
Spannanordnung nach Anspruch 2, wobei die Außenfläche des Greifteils der Zentrier-Spannzange einen niedrigen Abschrägungsgrad hat.
Spannanordnung nach Anspruch 1, wobei die Innenfläche des Greifteils einen abgeschrägten Flansch enthält, der die Aussparung umgibt, und der abgeschrägte Flansch konfiguriert ist, in die Haltespitze des Werkzeugs einzurasten.
Spannanordnung nach Anspruch 4, wobei der abgeschrägte Flansch des Greifteils einen hohen Abschrägungsgrad hat.
Spannanordnung nach Anspruch 1, wobei die Auslösevorrichtung konfiguriert ist, die Verriegelungsmuffe in eine Auswurfstellung zu bewegen, in der die Muffenseite der Verriegelungsmuffe aus dem Zugangsloch über die Werkzeughalterseite des Werkzeughalterkörpers hinaus vorsteht.
Spannanordnung nach Anspruch 1, wobei die Zentrier-Spannzange einen Gewindeteil enthält, der sich von dem Greifteil erstreckt, und wobei der Werkzeughalterkörper weiter ein darin definiertes Gewindeloch enthält, das Gewindeloch sich von der Basisfläche des Zugangslochs in den Werkzeughalterkörper erstreckt, und der Gewindeteil der Zentrier-Spannzange in das Gewindeloch im Werkzeughalterkörper einrastet, um die Zentrier-Spannzange fest mit dem Werkzeughalterkörper zu verbinden.
Spannanordnung nach Anspruch 7, wobei der Gewindeteil der Zentrier-Spannzange einen darin definierten Kühlmittelkanal in Fluidverbindung mit der Aussparung des Greifteils enthält, und wobei der Werkzeughalterkörper weiter ein Kühlmittelloch enthält, das sich durch den Werkzeughalterkörper zum Gewindeloch erstreckt, wobei das Kühlmittelloch des Werkzeughalterkörpers mit dem Kühlmittelkanal in der Zentrier-Spannzange in Fluidverbindung steht.
Spannanordnung nach Anspruch 1, wobei die Innen- und Außenflächen des Greifteils der Zentrier-Spannzange durch eine Vielzahl von Federfingern definiert werden, die durch Schlitze getrennt sind und die Aussparung umgeben.
Spannanordnung nach Anspruch 9, wobei die Zentrier-Spannzange aus einem elastischen Material hergestellt ist.
Spannanordnung nach Anspruch 1, wobei ein Abdichtelement sich um eine Basis des Greifteils herum erstreckt und in die Innenfläche der Verriegelungsmuffe einrastet.
Spannanordnung nach Anspruch 1, wobei der Einrastteil der Verriegelungsmuffe ein Innenflansch ist, der der Muffenseite benachbart positioniert ist.
Spannanordnung nach Anspruch 1, wobei die Federanordnung eine Vielzahl von Tellerfedern, die unter einer Basis des Greifteils angeordnet sind und in sie einrasten, eine Unterlegscheibe zum Stützen der Tellerfedern und einen Sicherungsring aufweist, der in eine Ringnut einrastet, die in der Innenfläche der Verriegelungsmuffe geformt ist, um die Unterlegscheibe und die Tellerfedern zwischen der Basis des Greifteils und der Basisfläche der Verriegelungsmuffe zu halten und zu stützen.
Spannanordnung nach Anspruch 1, wobei der Werkzeughalterkörper weiter eine Querbohrung enthält, die sich durch ihn hindurch nicht parallel zum Zugangsloch erstreckt und mindestens teilweise das Zugangsloch schneidet, und die Auslösevorrichtung einen Drehstift enthält, der in der Querbohrung des Werkzeughalterkörpers positioniert ist.
Spannanordnung nach Anspruch 14, wobei der Drehstift einen Außendurchmesser und einen ausgesparten Teil hat, und der ausgesparte Teil und der Außendurchmesser ein Nockenprofil definieren, das in die Basisfläche der Verriegelungsmuffe einrastet.
Spannanordnung nach Anspruch 15, wobei der ausgesparte Teil des Drehstifts eine Form entsprechend der Basisfläche der Verriegelungsmuffe hat.
Einheit aus Werkzeug und Werkzeughalter, die Folgendes aufweist: ein Werkzeug mit einer Werkzeugauflagefläche und einer Haltespitze, die sich von der Werkzeugauflagefläche erstreckt; einen Werkzeughalterkörper mit einem Zugangsloch darin definiert, wobei das Zugangsloch sich von einer Werkzeughalterseite des Werkzeughalterkörpers zu einer Basisfläche in den Werkzeughalterkörper erstreckt; eine Verriegelungsmuffe, die gleitend im Zugangsloch angeordnet ist, wobei die Verriegelungsmuffe sich zwischen einer Muffenseite und einer Basisfläche erstreckt und eine einen Hohlraum definierende Innenfläche hat, wobei die Innenfläche einen Einrastteil enthält, der sich in den Hohlraum erstreckt; eine Zentrier-Spannzange, die innerhalb des Hohlraums der Verriegelungsmuffe angeordnet und fest mit dem Werkzeughalterkörper verbunden ist, wobei die Zentrier-Spannzange einen Greifteil enthält, der eine eine Aussparung definierende Innenfläche und eine Außenfläche hat, wobei der Greifteil geeignet ist, um die Haltespitze des Werkzeugs darin aufzunehmen; eine Federanordnung, die im Hohlraum der Verriegelungsmuffe angeordnet ist und in die Zentrier-Spannzange und die Verriegelungsmuffe einrastet, um die Verriegelungsmuffe zur Basisfläche des Zugangslochs vorzuspannen; und eine Auslösevorrichtung, die in die Verriegelungsmuffe einrastet, wobei die Federanordnung und die Auslösevorrichtung konfiguriert sind, die Verriegelungsmuffe zu veranlassen, sich innerhalb des Zugangslochs zwischen einer Ladestellung, in der der Einrastteil der Verriegelungsmuffe von der Außenfläche des Greifteils der Zentrier-Spannzange gelöst ist, so dass die Zentrier-Spannzange offen und die Aussparung in der Lage ist, die Haltespitze des Werkzeugs aufzunehmen, und einer Verriegelungsstellung zu bewegen, in der der Einrastteil der Verriegelungsmuffe in die Außenfläche des Greifteils der Zentrier-Spannzange einrastet, so dass die Zentrier-Spannzange geschlossen wird und die Haltespitze des Werkzeugs im Zugangsloch verriegelt.
Einheit aus Werkzeug und Werkzeughalter nach Anspruch 17, wobei die Innenfläche des Greifteils der Zentrier-Spannzange einen abgeschrägten Flansch enthält, der die Aussparung umgibt, die Haltespitze des Werkzeugs eine umgekehrt abgeschrägte Fläche enthält, der abgeschrägte Flansch des Greifteils in die umgekehrt abgeschrägte Fläche verriegelnd einrastet, wenn die Verriegelungsmuffe in der Verriegelungsstellung und die Zentrier-Spannzange geschlossen ist.
Einheit aus Werkzeug und Werkzeughalter nach Anspruch 17, wobei die Auslösevorrichtung konfiguriert ist, die Verriegelungsmuffe in eine Auswurfstellung zu bewegen, in der die Muffenseite der Verriegelungsmuffe vom Zugangsloch über die Werkzeughalterseite des Werkzeughalterkörpers hinaus vorsteht und in die Werkzeugauflagefläche einrastet, um das Werkzeug vom Werkzeughalterkörper weg zu drücken.
Verfahren zum Verbinden eines Werkzeugs mit einem Werkzeughalter, das die folgenden Schritte aufweist: Liefern eines Werkzeugs mit einer Werkzeugauflagefläche und einer Haltespitze, die sich von der Werkzeugauflagefläche erstreckt; Liefern eines Werkzeughalters mit einer Spannanordnung, wobei die Spannanordnung Folgendes enthält: einen Werkzeughalterkörper mit einem Zugangsloch darin definiert, wobei das Zugangsloch sich von einer Werkzeughalterseite des Werkzeughalterkörpers zu einer Basisfläche in den Werkzeughalterkörper erstreckt; eine Verriegelungsmuffe, die gleitend im Zugangsloch angeordnet ist, wobei die Verriegelungsmuffe sich zwischen einer Muffenseite und einer Basisfläche erstreckt und eine einen Hohlraum definierende Innenfläche hat, wobei die Innenfläche einen sich in den Hohlraum erstreckenden Einrastteil enthält; eine Zentrier-Spannzange, die im Hohlraum der Verriegelungsmuffe angeordnet und fest mit dem Werkzeughalterkörper verbunden ist, wobei die Zentrier-Spannzange einen Greifteil enthält, der eine eine Aussparung definierende Innenfläche und eine Außenfläche hat, wobei der Greifteil geeignet ist, um die Haltespitze des Werkzeugs darin aufzunehmen; eine Federanordnung, die im Hohlraum der Verriegelungsmuffe angeordnet ist und in die Zentrier-Spannzange und die Verriegelungsmuffe einrastet, um die Verriegelungsmuffe zur Basisfläche des Zugangslochs vorzuspannen; und eine Auslösevorrichtung, die in die Verriegelungsmuffe einrastet; Betätigen der Auslösevorrichtung, um in die Verriegelungsmuffe einzugreifen, um die Verriegelungsmuffe im Zugangsloch in eine Ladestellung zu bewegen, in der der Einrastteil der Verriegelungsmuffe von der Außenfläche des Greifteils der Zentrier-Spannzange gelöst wird, so dass die Zentrier-Spannzange offen ist; Einführen der Haltespitze des Werkzeugs in die Aussparung des Greifteils; und Betätigen der Auslösevorrichtung, um in die Verriegelungsmuffe einzugreifen, so dass die Federanordnung die Verriegelungsmuffe im Zugangsloch in eine verriegelte Stellung bewegt, in der der Einrastteil der Verriegelungsmuffe in die Außenfläche des Greifteils der Zentrier-Spannzange einrastet, so dass die Zentrier-Spannzange geschlossen wird und die Haltespitze des Werkzeugs im Zugangsloch verriegelt.