DE102021101819A1 - tool adapter - Google Patents
tool adapter Download PDFInfo
- Publication number
- DE102021101819A1 DE102021101819A1 DE102021101819.6A DE102021101819A DE102021101819A1 DE 102021101819 A1 DE102021101819 A1 DE 102021101819A1 DE 102021101819 A DE102021101819 A DE 102021101819A DE 102021101819 A1 DE102021101819 A1 DE 102021101819A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- tool
- adapter
- carrier
- tool adapter
- electrical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 17
- 239000005068 cooling lubricant Substances 0.000 claims description 17
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 10
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 5
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000014392 establishment of spindle localization Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 230000020347 spindle assembly Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
- B23B31/02—Chucks
- B23B31/24—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means
- B23B31/28—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using electric or magnetic means in the chuck
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/0009—Energy-transferring means or control lines for movable machine parts; Control panels or boxes; Control parts
- B23Q1/0018—Energy-transferring means or control lines for movable machine parts; Control panels or boxes; Control parts comprising hydraulic means
- B23Q1/0027—Energy-transferring means or control lines for movable machine parts; Control panels or boxes; Control parts comprising hydraulic means between moving parts between which an uninterrupted energy-transfer connection is maintained
- B23Q1/0036—Energy-transferring means or control lines for movable machine parts; Control panels or boxes; Control parts comprising hydraulic means between moving parts between which an uninterrupted energy-transfer connection is maintained one of those parts being a tool
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
- B23Q3/12—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine for securing to a spindle in general
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
- B23Q5/02—Driving main working members
- B23Q5/04—Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles
- B23Q5/043—Accessories for spindle drives
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2231/00—Details of chucks, toolholder shanks or tool shanks
- B23B2231/04—Adapters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2260/00—Details of constructional elements
- B23B2260/128—Sensors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2270/00—Details of turning, boring or drilling machines, processes or tools not otherwise provided for
- B23B2270/02—Use of a particular power source
- B23B2270/022—Electricity
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
Abstract
Ein Werkzeugadapter (1) zur Verbindung eines Werkzeugs oder Werkzeugträgers (5) mit einer Werkzeugspannvorrichtung (3) einer Arbeitsspindel hat einen ersten axialen Endabschnitt (2), mit dem der Werkzeugadapter (1) wie ein Werkzeug oder Werkzeugträger (5) in der Werkzeugspannvorrichtung (3) spannbar ist, und einen zweiten axialen Endabschnitt (6), der eine Kopplungsvorrichtung zur mechanischen Kopplung des Werkzeugs oder Werkzeugträgers (5) an den Werkzeugadapter (1) aufweist, und er weist eine durch die Strömung eines Fluids antreibbare Turbine (8) und einen mit der Turbine (8) verbundenen und durch diese antreibbaren elektrischen Generator (10) auf. Der Werkzeugadapter (1) weist ein Kanalsystem mit einem ersten Abschnitt (11, 15, 16, 17, 18), welcher von einer ersten Öffnung (12) an dem ersten axialen Endabschnitt (2) zu der Turbine (8) führt, und mit einem zweiten Abschnitt (19), welcher von der Turbine (8) zu einer zweiten Öffnung (20) an dem zweiten axialen Endabschnitt (6) führt, auf. A tool adapter (1) for connecting a tool or tool carrier (5) to a tool clamping device (3) of a work spindle has a first axial end section (2) with which the tool adapter (1) can be used like a tool or tool carrier (5) in the tool clamping device ( 3) can be clamped, and a second axial end section (6) which has a coupling device for mechanically coupling the tool or tool carrier (5) to the tool adapter (1), and it has a turbine (8) which can be driven by the flow of a fluid and an electrical generator (10) which is connected to the turbine (8) and can be driven by this. The tool adapter (1) has a channel system with a first section (11, 15, 16, 17, 18) which leads from a first opening (12) at the first axial end section (2) to the turbine (8), and with a second section (19) leading from the turbine (8) to a second opening (20) at the second axial end section (6).
Description
Die Erfindung betrifft einen Werkzeugadapter zur Verbindung eines Werkzeugs oder Werkzeugträgers mit einer Werkzeugspannvorrichtung einer Arbeitsspindel.The invention relates to a tool adapter for connecting a tool or tool carrier to a tool clamping device of a work spindle.
Zur Spannung eines Werkzeugs in der Werkzeugspannvorrichtung einer Arbeitsspindel ist neben der direkten Spannung des Werkzeugs auch die Verwendung eines Werkzeugträgers bekannt, an dem in einem axialen Endbereich das Werkzeug befestigt ist, und dessen anderer axialer Endbereich in der Werkzeugspannvorrichtung gespannt wird. Es existieren auch Werkzeugträger, an denen das Werkzeug nicht in einer unveränderlichen Position befestigt ist, sondern die einen elektrischen Stellantrieb enthalten, mittels dessen die Position des Werkzeugs an dem Werkzeugträger veränderbar ist, wodurch der Werkzeugträger eine zusätzliche Achse für die Bewegung des Werkzeugs gegenüber dem Werkstück bereitstellt. Solche Werkzeugträger benötigen eine Versorgung mit elektrischer Leistung sowohl zur Betätigung des Stellantriebs, als auch zur Kommunikation mit einer externen Steuereinheit, von der die durch den Stellantrieb einzustellende Position bzw. die Bewegung des Werkzeugs gegenüber dem Werkzeugträger vorgegeben wird. Eine Versorgung mit elektrischer Leistung benötigen auch Werkzeugträger, die mit Sensoren zur Überwachung des Werkzeugs während des Bearbeitungsvorgangs ausgerüstet sind, nämlich für den Betrieb einer Elektronik zur Verarbeitung der Sensorsignale sowie einer Kommunikationseinheit zur drahtlosen Datenübertragung an eine stationäre Auswertungseinheit.To clamp a tool in the tool clamping device of a work spindle, in addition to the direct clamping of the tool, the use of a tool carrier is also known, to which the tool is fastened in one axial end area and the other axial end area of which is clamped in the tool clamping device. There are also tool carriers on which the tool is not fixed in a fixed position, but which contain an electric actuator, by means of which the position of the tool on the tool carrier can be changed, whereby the tool carrier provides an additional axis for the movement of the tool relative to the workpiece provides. Such tool carriers require a supply of electrical power both to actuate the actuator and to communicate with an external control unit, from which the position to be set by the actuator or the movement of the tool relative to the tool carrier is specified. Tool carriers that are equipped with sensors for monitoring the tool during the machining process also require a supply of electrical power, namely for the operation of electronics for processing the sensor signals and a communication unit for wireless data transmission to a stationary evaluation unit.
Die Energie- und Datenübertragung zu bzw. von solchen Werkzeugträgern kann induktiv auf Transponderbasis oder mittels einer Kombination aus induktiver Energieübertragung und hochfrequenter, drahtloser Datenübertragung erfolgen. Solche Energie- und Datenübertragungssysteme sind herstellerspezifisch und damit untereinander nicht kompatibel und tauschbar, was dem flexiblen Werkzeugeinsatz entgegensteht. Zudem fehlt eine einheitliche Kommando- und Befehlsstruktur, was eine herstellerspezifische Auslegung des Steuerungsprogramms erfordert. Die hardwaretechnische Ausführung der Energie- und Datenübertragung erfordert die Anbringung entsprechender Komponenten im Spindelnasenbereich. Dies verändert die Störkontur der Arbeitssspindel, d.h. den reservierten Raum, der während der Bearbeitung oder während des Werkzeugwechsels durch mechanische Komponenten nicht verletzt werden darf, um Kollisionen zu vermeiden, was in der konstruktiven Auslegung einer Werkzeugmaschine berücksichtigt werden muss.The energy and data can be transmitted to or from such tool carriers inductively on the basis of transponders or by means of a combination of inductive energy transmission and high-frequency, wireless data transmission. Such energy and data transmission systems are manufacturer-specific and therefore not compatible with one another and cannot be exchanged, which stands in the way of the flexible use of tools. In addition, there is no uniform command and command structure, which requires a manufacturer-specific design of the control program. The hardware implementation of the energy and data transmission requires the attachment of appropriate components in the spindle nose area. This changes the interfering contour of the work spindle, i.e. the reserved space that must not be violated by mechanical components during machining or during tool change in order to avoid collisions, which must be taken into account in the design of a machine tool.
Zur Behebung dieser Nachteile wurde eine elektrisch-mechanische Werkzeugträgerschnittstelle vorgeschlagen, bei der die Problematik der Energie- und Datenübertragung durch die Integration von Federstiftkontakten in die Werkzeugauflageflächen der Arbeitsspindel gelöst wird. In Umfangsrichtung ist eine Reihe von Federstiften integriert, von denen einige für die Energieübertragung und einige für die Datenübertragung zwischen der Arbeitsspindel und dem Werkzeugträger vorgesehen sind. Am Werkzeugträger sind entsprechende Kontaktelektroden vorgesehen. Mit der Integration von Federkontakten in die Werkzeugauflagefläche ist aufgrund der Spindelwellenrotation eine drahtlose Energie- und Datenübertragung zwischen dem stationären Teil einer Werkzeugmaschine und der Arbeitsspindel unumgänglich. Hierzu muss eine Übertragungseinheit im hinteren Spindelbereich angeordnet werden, wobei die Energie- und Datenübertragung drahtlos induktiv bzw. per Funk erfolgt. Mit Hilfe einer externen Einheit erfolgt eine Transformation sowie eine Filterung der Signale, so dass diese für die Weiterverarbeitung zur Verfügung stehen. Die Kontaktierung der Federstifte im Spindelnasenbereich erfolgt durch einen wellenintegrierten Kabelkanal. Diese Lösung hat jedoch eine Reihe offensichtlicher Nachteile.To eliminate these disadvantages, an electro-mechanical tool carrier interface was proposed in which the problem of energy and data transmission is solved by integrating spring pin contacts in the tool support surfaces of the work spindle. A row of spring pins is integrated in the circumferential direction, some of which are intended for the transmission of energy and some for the transmission of data between the work spindle and the tool carrier. Corresponding contact electrodes are provided on the tool carrier. With the integration of spring contacts in the tool support surface, wireless energy and data transmission between the stationary part of a machine tool and the work spindle is unavoidable due to the spindle shaft rotation. For this purpose, a transmission unit must be arranged in the rear spindle area, whereby the energy and data transmission takes place wirelessly, inductively or by radio. With the help of an external unit, the signals are transformed and filtered so that they are available for further processing. The spring pins in the spindle nose area are contacted by a shaft-integrated cable duct. However, this solution has a number of obvious disadvantages.
Mit der Verlängerung der Arbeitsspindel um die Energie- und Datenübertragungseinheit, steht dieser Lösungsansatz dem allgemeinen Trend der Konstruktion einer kompakten und klein bauenden Arbeitsspindel entgegen. Zudem erhöht sich das Gewicht dieser Gesamtbaugruppe, was unter Umständen eine Neugestaltung der Spindelpositionierschlitten erfordert und eine erhebliche Steigerung der Gesamtkosten der Spindelbaugruppe verursacht. Die nötige Tieflochbohrung der Spindelwelle erhöht die Kosten der Wellenfertigung. Federkontakte im Bereich der Werkzeugauflage sind verschleißanfällig, da filigran. Damit ist die Anzahl der Werkzeugwechsel begrenzt und es Bedarf der Konstruktion eines austauschbaren Federstiftes. Die Verwendung von Kühlschmiermittel erfordert eine Dichtung im Bauraum der Federkontakte. Diese Dichtung kann durch Späne, die beim Werkzeugwechsel in die Werkzeugaufnahme eindringen, zerstört werden. Es können Kurzschlüsse durch Materialspäne zwischen den Kontakten entstehen, wodurch eine entsprechende Überwachungsfunktion seitens der Elektronik erforderlich wird.With the extension of the work spindle to include the energy and data transmission unit, this approach is contrary to the general trend towards the construction of a compact and small-sized work spindle. In addition, the weight of this overall assembly increases, which may necessitate a redesign of the spindle positioning carriages and causes a significant increase in the overall cost of the spindle assembly. The necessary deep hole drilling of the spindle shaft increases the costs of shaft production. Spring contacts in the area of the tool support are susceptible to wear because they are filigree. This limits the number of tool changes and requires the construction of an exchangeable spring pin. The use of cooling lubricant requires a seal in the installation space of the spring contacts. This seal can be destroyed by chips entering the tool holder when changing tools. Material chips can cause short circuits between the contacts, which means that a corresponding monitoring function on the part of the electronics is required.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Werkzeugadapter zu schaffen, der eine Versorgung eines Werkzeugträgers mit elektrischer Leistung ermöglicht und dabei die Nachteile des Standes der Technik überwindet.Proceeding from this state of the art, it is the object of the invention to create a tool adapter that enables a tool carrier to be supplied with electrical power and thereby overcomes the disadvantages of the state of the art.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Werkzeugadapter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved according to the invention by a tool adapter with the features of
Erfindungsgemäß hat ein Werkzeugadapter zur Verbindung eines Werkzeugs oder Werkzeugträgers mit einer Werkzeugspannvorrichtung einer Arbeitsspindel einen ersten axialen Endabschnitt, mit dem der Werkzeugadapter wie ein Werkzeug oder Werkzeugträger in der Werkzeugspannvorrichtung spannbar ist, einen zweiten axialen Endabschnitt, der eine Kopplungsvorrichtung zur mechanischen Kopplung des Werkzeugs oder Werkzeugträgers an den Werkzeugadapter aufweist, und er weist eine durch die Strömung eines Fluids antreibbare Turbine und einen mit der Turbine verbundenen und durch diese antreibbaren elektrischen Generator auf.According to the invention, a tool adapter for connecting a tool or tool carrier to a tool clamping device of a work spindle has a first axial end section, with which the tool adapter can be clamped like a tool or tool carrier in the tool clamping device, a second axial end section, which has a coupling device for mechanically coupling the tool or tool carrier to the tool adapter, and it has a turbine that can be driven by the flow of a fluid and an electrical generator that is connected to the turbine and can be driven by the latter.
Hierdurch wird es ermöglicht, in dem erfindungsgemäßen Werkzeugadapter eine elektrische Stromversorgung für einen elektrischen Verbraucher in dem Werkzeug oder Werkzeugträger bereitzustellen, ohne dass elektrische Leitungen zur Spindelnase und von dort über elektrische Kontakte zu dem Werkzeug oder Werkzeugträger geführt werden müssen. Die Leistung wird vielmehr in fluiddynamischer Form zugeführt und erst in dem Werkzeugadapter in elektrische Leistung umgewandelt. Hierzu kann von einem üblicherweise bereits vorhandenen Fluidzufuhrsystem, das zur Zufuhr von Kühlschmiermittel zu einem Werkzeug dient, Gebrauch gemacht werden. Konstruktive Änderungen an der Spindelnase sind nicht erforderlich.This makes it possible to provide an electrical power supply for an electrical consumer in the tool or tool carrier in the tool adapter according to the invention, without electrical lines having to be routed to the spindle nose and from there via electrical contacts to the tool or tool carrier. Rather, the power is supplied in fluid-dynamic form and is only converted into electrical power in the tool adapter. For this purpose, use can be made of a fluid supply system that is usually already present and is used to supply cooling lubricant to a tool. Design changes to the spindle nose are not required.
Zweckmäßigerweise weist der Werkzeugadapter ein Kanalsystem mit einem ersten Abschnitt, welcher von einer ersten Öffnung an dem ersten axialen Endabschnitt zu der Turbine führt, und mit einem zweiten Abschnitt, welcher von der Turbine zu einer zweiten Öffnung an dem zweiten axialen Endabschnitt führt, auf. Der erfindungsgemäße Werkzeugadapter stellt hierdurch einen durchgehenden axialen Flusspfad für ein Fluid bereit und erlaubt weiterhin eine Zufuhr von Kühlschmiermittel von der Werkzeugspannvorrichtung zu einem Werkzeug. Conveniently, the tool adapter has a duct system with a first section leading from a first opening at the first axial end section to the turbine and a second section leading from the turbine to a second opening at the second axial end section. The tool adapter according to the invention thus provides a continuous axial flow path for a fluid and also allows cooling lubricant to be supplied from the tool clamping device to a tool.
Vorteilhaft ist es, wenn das Kanalsystem einen dritten Abschnitt aufweist, welcher von dem zweiten Abschnitt aus zu mindestens einer weiteren Öffnung führt. Hierdurch wird ein Fluidpfad durch die Turbine geschaffen, der einen bestimmungsgemäßer Betrieb der Turbine auch dann ermöglicht, wenn ein Werkzeug ohne Kühlschmiermittelkanäle oder ein kleines Werkzeug mit entsprechend kleinen Kühlschmiermittelkanälen, die nur einen geringen Fluiddurchsatz erlauben, verwendet wird. In diesem Fall kann der nur für das Werkzeug nicht benötigte Überschuss an Fluid durch die weitere Öffnung aus dem Werkzeugadapter austreten. Vorzugsweise ist in dem dritten Abschnitt an jeder weiteren Öffnung eine einstellbare Drossel angeordnet. Hierdurch kann der Fluiddurchsatz durch die Turbine unabhängig vom Fluiddurchsatz, den die Kühlschmiermittelkanäle des Werkzeugs erlauben, gezielt auf einen gewünschten Wert eingestellt werden.It is advantageous if the channel system has a third section which leads from the second section to at least one further opening. This creates a fluid path through the turbine that allows the turbine to operate as intended even when a tool without cooling lubricant channels or a small tool with correspondingly small cooling lubricant channels that allow only a low fluid throughput is used. In this case, the excess fluid that is not only required for the tool can escape from the tool adapter through the further opening. An adjustable throttle is preferably arranged in the third section at each further opening. As a result, the fluid throughput through the turbine can be set to a desired value in a targeted manner, independently of the fluid throughput permitted by the cooling lubricant channels of the tool.
Der erste axiale Endabschnitt weist bevorzugt einen mittigen axialen Stutzen auf, an dessen Ende sich die erste Öffnung des Kanalsystems befindet. Damit entspricht die fluidische Schnittstelle des Werkzeugadapters zu der Werkzeugspannvorrichtung genau derjenigen eines normalen Werkzeugs oder Werkzeugträgers, so dass sich konstruktive Änderungen an der Werkzeugspannvorrichtung zur Verwendbarkeit des erfindungsgemäßen Werkzeugadapters erübrigen. Weiterhin ist es bevorzugt, dass der zweite axiale Endabschnitt eine mittige axiale Bohrung aufweist, an deren Ende sich die zweite Öffnung des Kanalsystems befindet. Damit entspricht die fluidische Schnittstelle des Werkzeugadapters zu dem Werkzeug oder Werkzeugträger genau derjenigen der Werkzeugspannvorrichtung, so dass sich konstruktive Änderungen an einem Werkzeug oder Werkzeugträger zur Verwendbarkeit des erfindungsgemäßen Werkzeugadapters erübrigen.The first axial end section preferably has a central axial socket, at the end of which the first opening of the channel system is located. The fluidic interface of the tool adapter to the tool clamping device thus corresponds exactly to that of a normal tool or tool carrier, so that structural changes to the tool clamping device are unnecessary for usability of the tool adapter according to the invention. Furthermore, it is preferred that the second axial end section has a central axial bore, at the end of which the second opening of the channel system is located. The fluidic interface of the tool adapter to the tool or tool carrier thus corresponds exactly to that of the tool clamping device, so that structural changes to a tool or tool carrier for usability of the tool adapter according to the invention are unnecessary.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Turbine wahlweise mit Kühlschmiermittel oder mit Druckluft als strömendem Fluid antreibbar ist. Hierdurch ist die Erzeugung elektrischer Leistung beim Betrieb eines Werkzeugs sowohl mit, als auch ohne Kühlschmiermittelzufuhr möglich. Um einen Betrieb mit Druckluft anstatt mit Kühlschmiermittel zu ermöglichen, braucht nur an der Drehdurchführung, über welche der Werkzeugspannvorrichtung normalerweise an ihrem hinteren Ende Kühlschmiermittel zugeführt wird, ein Ventil zur Umschaltung auf die Druckluftversorgung der Werkzeugmaschine vorgesehen zu sein.It is particularly expedient if the turbine can be driven either with cooling lubricant or with compressed air as the flowing fluid. This makes it possible to generate electrical power when operating a tool both with and without the supply of cooling lubricant. In order to enable operation with compressed air instead of with cooling lubricant, a valve for switching to the compressed air supply of the machine tool only needs to be provided on the rotary union, via which cooling lubricant is normally supplied to the tool clamping device at its rear end.
Bevorzugt weist der Werkzeugadapter einen mit dem Generator verbundenen Spannungswandler zur Wandlung einer von dem Generator abgegebenen Wechselspannung in eine Gleichspannung auf, da ein elektrischer Verbraucher an einem Werkzeug oder Werkzeugträger üblicherweise eine Gleichspannungsversorgung benötigt. Vorzugsweise enthält der Spannungswandler an seinem Ausgang einen elektrischen Energiespeicher zur Pufferung der abgegebenen Gleichspannung, um zeitlich begrenzte Schwankungen der fluidischen Leistungszufuhr auszugleichen und eine hohe Stabilität der abgegebenen Gleichspannung zu gewährleisten.The tool adapter preferably has a voltage converter connected to the generator for converting an AC voltage output by the generator into a DC voltage, since an electrical load on a tool or tool carrier usually requires a DC voltage supply. The voltage converter preferably contains an electrical energy store at its output for buffering the DC voltage that is output, in order to compensate for temporary fluctuations in the fluidic power supply and to ensure high stability of the DC voltage that is output.
An dem zweiten axialen Endabschnitt können elektrische Kontakte angeordnet sein, die beim Koppeln eines Werkzeugs oder Werkzeugträgers an den Werkzeugadapter zur Übertragung von dem Generator erzeugter elektrischer Leistung an einem elektrischen Verbraucher in dem Werkzeug oder Werkzeugträger durch Gegenkontakte des Werkzeugs oder Werkzeugträgers kontaktierbar sind. Damit können an dem erfindungsgemäßen Werkzeugadapter Werkzeuge oder Werkzeugträger mit elektrischem Verbraucher, die für den Einsatz an einer Arbeitsspindel mit einer elektrischen Stromversorgung über entsprechende Kontakte an der Spindelnase konzipiert sind, auch an einer Arbeitsspindel ohne eine solche integrierte Stromversorgung betrieben werden.Electrical contacts can be arranged on the second axial end section, which when coupling a tool or tool carrier to the tool adapter for transmitting electrical power generated by the generator to a electrical loads in the tool or tool carrier can be contacted by mating contacts of the tool or tool carrier. This means that tools or tool carriers with electrical loads that are designed for use on a work spindle with an electrical power supply via corresponding contacts on the spindle nose can also be operated on a work spindle without such an integrated power supply on the tool adapter according to the invention.
An dem zweiten axialen Endabschnitt können des weiteren auch elektrische Kontakte angeordnet sein, die beim Koppeln eines Werkzeugs oder Werkzeugträgers an den Werkzeugadapter zur Übertragung elektrischer Signale zwischen einem elektrischen Verbraucher in dem Werkzeug oder Werkzeugträger und einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung in dem Werkzeugadapter durch Gegenkontakte des Werkzeugs oder Werkzeugträgers kontaktierbar sind. Damit können an dem erfindungsgemäßen Werkzeugadapter Werkzeuge oder Werkzeugträger mit elektrischem Verbraucher, die für den Einsatz an einer Arbeitsspindel mit einer elektrischen Signalübertragung über entsprechende Kontakte an der Spindelnase und einer Signalverarbeitungs- oder Kommunikationseinrichtung in der Arbeitsspindel konzipiert sind, auch an einer Arbeitsspindel ohne eine solche integrierte Signalverarbeitungs- oder Kommunikationseinrichtung betrieben werden.Furthermore, electrical contacts can also be arranged on the second axial end section, which when a tool or tool carrier is coupled to the tool adapter for the transmission of electrical signals between an electrical consumer in the tool or tool carrier and a wireless communication device in the tool adapter through mating contacts of the tool or tool carrier are contactable. This means that tools or tool carriers with electrical consumers that are designed for use on a work spindle with electrical signal transmission via corresponding contacts on the spindle nose and a signal processing or communication device in the work spindle can also be used on a work spindle without such an integrated device on the tool adapter according to the invention Signal processing or communication device are operated.
Eine besonders zweckmäßige Form der elektrischen Kontakte sind in einem solchen Fall Federstifte, die aus einem Bereich der Stirnseite des Endabschnitts des Werkzeugadapters herausragen, an dem im gespannten Zustand des Werkzeugs oder Werkzeugträgers ein Bereich von dessen rückwärtiger Stirnseite anliegt.A particularly expedient form of the electrical contacts in such a case are spring pins which protrude from an area of the end face of the end section of the tool adapter against which an area of the rear end face rests in the clamped state of the tool or tool carrier.
Alternativ zur Bereitstellung einer mechanischen, fluidischen und elektrischen Schnittstelle an der Frontseite eines erfindungsgemäßen Werkzeugadapters für die Verbindung mit einem Werkzeug oder Werkzeugträger kann ein solcher Werkzeugadapter auch zusammen mit einem Werkzeugträger als einstückige Baueinheit ausgebildet sein, die als Ganzes an einer Werkzeugspannvorrichtung einer Arbeitsspindel spannbar ist.As an alternative to providing a mechanical, fluidic and electrical interface on the front side of a tool adapter according to the invention for connection to a tool or tool carrier, such a tool adapter can also be designed together with a tool carrier as a one-piece structural unit which can be clamped as a whole on a tool clamping device of a work spindle.
Die Turbine, der Generator und die elektrischen Komponenten des Werkzeugadapters sind bevorzugt zur Versorgung eines elektrischen Verbrauchers in Form eines Stellantriebs zur Positionierung eines Werkzeugs und/oder einer Sensorik zur Überwachung eines Werkzeugs und/oder einer mit dem Verbraucher verbundenen drahtlosen Kommunikationseinrichtung ausgelegt. Die hierfür nötige Leistung kann ohne weiteres in fluidischer Form zugeführt und mittels der genannten Komponenten in elektrische Leistung umgewandelt werden.The turbine, the generator and the electrical components of the tool adapter are preferably designed to supply an electrical consumer in the form of an actuator for positioning a tool and/or a sensor system for monitoring a tool and/or a wireless communication device connected to the consumer. The power required for this can easily be supplied in fluid form and converted into electrical power by means of the components mentioned.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt
-
1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines in einer Werkzeugspannvorrichtung gespannten erfindungsgemäßen Werkzeugadapters Werkzeug gespannt ist.
-
1 a partially sectioned view of a tool adapter according to the invention clamped in a tool clamping device.
An einem axial vorderen Endabschnitt 6 des Werkzeugadapters 1 ist mittels einer manuellen Spannvorrichtung ein Werkzeugträger 5 gespannt, der in
Zur Erzeugung der elektrischen Leistung, die der in dem Werkzeugträger 5 vorhandene elektrische Verbraucher 7 benötigt, ist in dem Werkzeugadapter 1 eine Turbine 8 angeordnet, die über eine Welle 9 mit einem elektrischen Generator 10 verbunden ist. Die Turbine 8 wird durch ein Fluid angetrieben, das ihr über einen ersten Abschnitt eines Kanalsystems innerhalb des Werkzeugadapters 1 zugeführt wird. Der erste Abschnitt des Kanalsystems beginnt mit einer axial mittigen Bohrung 11, die von einer ersten Öffnung 12 am Ende eines sich im gespannten Zustand axial mittig in die Werkzeugspannvorrichtung 3 hinein erstreckenden Stutzens 13 ausgeht. Durch die Bohrung 11 kann ein Fluid in Form eines Kühlschmiermittels aus einem axial mittigen Kanal 14 in der Werkzeugspannvorrichtung 3 in das Kanalsystem des Werkzeugadapters 1 strömen. Das Fluid wird dem Kanal 14 aus einem Reservoir durch eine Pumpe über eine in
Das Kanalsystem des Werkzeugadapters 1 umfasst des weiteren zwei vom Ende der Bohrung 11 schräg nach außen verlaufende Bohrungen 15 und 16 sowie zwei von deren Enden schräg nach innen verlaufende Bohrungen 17 und 18, die zum inneren Ende einer axial mittigen Bohrung 19 führen, wo die die Turbine 8 befestigt ist. Durch die Bohrungen 15 und 16 sowie 17 und 18 werden jeweils die Welle 9 und der Generator 10 umgangen, die koaxial zu der Turbine 8 angeordnet sind. Die Bohrung 19 erstreckt sich bis zu einer Öffnung 20 am vorderen Ende des Werkzeugadapters 1. Wie in
Das in
Durch den Werkzeugadapter 1 erstreckt sich eine radiale Bohrung 23 hindurch, welche die axiale Bohrung 110 kreuzt und diese mit zwei Öffnungen an der radialen Oberfläche des Werkzeugadapters 1 verbindet. An den Enden der radialen Bohrung 23 ist jeweils eine Drossel 24 angeordnet, mittels derer der Strömungswiderstand von der axialen Bohrung 110 über die radiale Bohrung 23 in die Umgebung eingestellt werden kann. Bei Bedarf kann die radiale Bohrung 23 durch die Drosseln 24 auch beidseitig verschlossen werden, so dass sie keinen Strömungspfad zum Ausströmen von Fluid aus der axialen Bohrung 110 in die Umgebung mehr darstellt. Die radiale Bohrung 23 dient dazu, einen Strömungspfad mit ausreichend geringem Strömungswiderstand dann bereitzustellen, wenn in dem Werkzeugträger 5 nur ein kleines Werkzeug mit entsprechend geringem Bedarf an Kühlschmiermittel oder ein Werkzeug ganz ohne Bedarf an Kühlschmiermittel gespannt ist und durch den Werkzeugträger 5 und das in ihm gespannte Werkzeug somit nur ein Strömungspfad mit zu hohem Strömungswiderstand oder überhaupt kein Strömungspfad mit einem zum Betrieb der Turbine 8 ausreichenden Fluiddurchsatz zur Verfügung steht.A radial bore 23 extends through the
Falls ein Werkzeug gespannt ist, dem kein Kühlschmiermittel zugeführt zu werden braucht, kann die Turbine 8 auch mit Druckluft betrieben werden, die an einer Werkzeugmaschine bekanntlich zum Betrieb pneumatischer Aktoren ohnehin zur Verfügung steht. Für diesen Fall wird an der Drehdurchführung am hinteren Ende der Werkzeugspannvorrichtung 3 lediglich ein steuerbares Ventil zur Umschaltung der Fluidquelle von der Kühlschmiermittelquelle auf die Druckluftversorgung der Werkzeugmaschine sowie ggf. ein Druckminderer zur Einstellung eines an den Bedarf der Turbine 8 angepassten Luftdrucks benötigt.If a tool is clamped that does not need to be supplied with cooling lubricant, the
Der Generator 10 ist mit einem Spannungswandler 25 verbunden, welcher die von dem Generator 10 abgegebene Wechselspannung gleichrichtet und die Gleichspannung auf den von dem elektrischen Verbraucher 7 in dem Werkzeugträger 5 benötigten Wert wandelt. Der Spannungswandler 25 enthält also einen Gleichrichter und einen DC/DC-Wandler. Er kann auch einen Energiespeicher, insbesondere in Form eines Kondensators hoher Kapazität wie eines Doppelschichtkondensators, zur Pufferung der Ausgangsspannung bei kurzzeitigen Schwankungen der Leistung des Generators 10 enthalten. Von dem Spannungswandler 25 führen Leitungen zu Kontakten 26 an der Stirnseite des Werkzeugadapters 1, bei denen es sich insbesondere um Federkontaktstifte handeln kann. An entsprechenden Stellen der rückwärtigen Stirnseite des Werkzeugträgers 5 sind entsprechende Gegenkontakte angeordnet, von denen aus Leitungen zu dem Verbraucher 7 führen.The
Mit dem Ausgang des Spannungswandlers 25 ist auch eine Sende- und Empfangseinheit, d.h. ein Transceiver 27 zur drahtlosen Kommunikation mit einer externen Steuer- und/oder Auswertungseinheit verbunden. Der Transceiver 27 wird von dem Spannungswandler 25 aus mit der zu seinem Betrieb nötigen elektrischen Leistung versorgt. Die von dem Transceiver drahtlos empfangenen und gesendeten Datensignale sind für den Verbraucher 7 in dem Werkzeugträger 5 bestimmt bzw. stammen von diesem. Sie werden zwischen dem Transceiver 27 und dem Verbraucher 7 über Kontakte 28 übertragen, die von gleicher Art sind und im gleichen Bereich der Stirnseite des vorderen Endabschnitts 6 des Werkzeugadapters 1 angeordnet sind wie die Kontakte 26 zur elektrischen Leistungsübertragung von dem Spannungswandler 25 zu dem Verbraucher 7. Auch die zugehörigen Gegenkontakte auf der Seite des Werkzeugträgers 5 entsprechen hinsichtlich ihrer Form und Anordnung denjenigen zur Leistungsübertagung.With the output of the
Ein Vergleich der mechanischen Verbindungen zwischen dem Werkzeugadapter 1 und der Werkzeugspannvorrichtung 3 einerseits und zwischen dem Werkzeugträger 5 und dem Werkzeugadapter 1 andererseits anhand von
Alternativ zu der vorausgehend anhand
Die anhand
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021101819.6A DE102021101819B4 (en) | 2021-01-27 | 2021-01-27 | Tool adapter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021101819.6A DE102021101819B4 (en) | 2021-01-27 | 2021-01-27 | Tool adapter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021101819A1 true DE102021101819A1 (en) | 2022-07-28 |
DE102021101819B4 DE102021101819B4 (en) | 2024-09-26 |
Family
ID=82320790
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021101819.6A Active DE102021101819B4 (en) | 2021-01-27 | 2021-01-27 | Tool adapter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021101819B4 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090215598A1 (en) | 2008-02-26 | 2009-08-27 | Comau S.P.A. | Machining Unit, Particularly For Machining The Surface Of Cylindrical Cavities, Having A Tool Holding Assembly Including Actuating Means For Adjusting The Tool Position And A Wireless Control System For The Actuating Means |
US20150125230A1 (en) | 2013-11-01 | 2015-05-07 | Lockheed Martin Corporation | Apparatus for an on-tool power supply |
-
2021
- 2021-01-27 DE DE102021101819.6A patent/DE102021101819B4/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090215598A1 (en) | 2008-02-26 | 2009-08-27 | Comau S.P.A. | Machining Unit, Particularly For Machining The Surface Of Cylindrical Cavities, Having A Tool Holding Assembly Including Actuating Means For Adjusting The Tool Position And A Wireless Control System For The Actuating Means |
US20150125230A1 (en) | 2013-11-01 | 2015-05-07 | Lockheed Martin Corporation | Apparatus for an on-tool power supply |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102021101819B4 (en) | 2024-09-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1955796B1 (en) | Machine spindle mit clamping device | |
EP3481605B1 (en) | Method and system for automatically changing shafts | |
EP3516218B1 (en) | Compressor system for a work vehicle | |
DE102008027474A1 (en) | Actuator and bogie control | |
EP2628959B1 (en) | Servo valve | |
DE102008014962A1 (en) | Position control mechanism for double-acting pneumatic cylinders | |
EP1975418B1 (en) | Valve bank | |
DE10012405A1 (en) | Hydraulic actuator control for electromechanical and electrohydraulic drives, uses electronic control specifically as freely programmable sequence with numerical- and/or stored program control | |
DE102017202369B3 (en) | Swivel joint for a robot arm and robotic arm equipped therewith | |
DE102019217068A1 (en) | Valve module arrangement | |
DE102019210622A1 (en) | Hydraulic control block and hydraulic axis with it | |
DE102021101819B4 (en) | Tool adapter | |
WO2022033967A1 (en) | Automatic installation machine for an installation tool for a wire thread insert, and installation method | |
EP0822344A2 (en) | Pneumatic control device and a block valve for such a device | |
DE2518626A1 (en) | HYDRAULIC STEERING | |
EP2857153B1 (en) | Compensating unit and compensating system | |
DE102013218549A1 (en) | Electrohydraulic actuator | |
DE112019003865T5 (en) | ACTUATOR | |
DE102004055054A1 (en) | Electrical energy supplying method, involves producing power supply necessary for operation and control of electrical load by partial transformation of hydraulic energy of pressure delivered by hydro pump | |
DE102018205638A1 (en) | Rotary drive device and robotic arm of a robot equipped therewith | |
DE102012022252B4 (en) | Drive unit for a tool changer | |
DE3741425C2 (en) | ||
DE102019202898A1 (en) | Drive system | |
EP0884484A1 (en) | Electrohydraulic clamping device | |
DE102013207176B3 (en) | Rotary feedthrough and method for this purpose |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division |