DE102022125817B3

DE102022125817B3 - Kupplung mit einem Kupplungsstück und einem Gegenkupplungsstück zur Herstellung einer lösbaren elektrischen Verbindung sowie Werkzeugmaschine mit einer solchen Kupplung

Info

Publication number: DE102022125817B3
Application number: DE102022125817.3A
Authority: DE
Inventors: Walter Völkel
Original assignee: Stark Spannsysteme GmbH
Current assignee: Stark Spannsysteme GmbH
Priority date: 2022-10-06
Filing date: 2022-10-06
Publication date: 2024-02-01
Anticipated expiration: 2042-10-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplung zur Herstellung einer lösbaren elektrischen Verbindung zwischen einem Kupplungsstück (1) und einem Gegenkupplungsstück (2), insbesondere zwischen einem Maschinentisch einer Werkzeugmaschine oder einer Schnellverschlussplatte und einer Palette, mit• dem Kupplungsstück (1) mit einer Bohrung (7), die sich in dem Kupplungsstück (1) in einer axialen Richtung erstreckt, mindestens einem in der Bohrung (7) angeordneten und sich in der axialen Richtung erstreckenden Kontaktelement (10) zur lösbaren elektrischen Verbindung mit mindestens einem Gegenkontaktelement (34) des Gegenkupplungsstücks (2), und einem Abstreifer (19, 20), der in der Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) in der axialen Richtung verschiebbar ist, um das Eindringen von Schmutz in die Bohrung des Kupplungsstücks (1) zu verhindern, und• dem Gegenkupplungsstück (2) mit dem mindestens einen Gegenkontaktelement (34) zur lösbaren elektrischen Verbindung mit dem mindestens einen Kontaktelement (10) des Kupplungsstücks (1).Die Erfindung sieht vor, dass das mindestens eine Gegenkontaktelement (34) in der axialen Richtung von dem Gegenkupplungsstück (2) hervorsteht, um den Abstreifer (19, 20) des Kupplungsstücks (1) in die Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) hineindrücken zu können. Weiterhin umfasst die Erfindung eine Werkzeugmaschine mit einer solchen Kupplung.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Kupplung mit einem Kupplungsstück und einem Gegenkupplungsstück zur Herstellung einer lösbaren elektrischen Verbindung.
Hintergrund der Erfindung
In modernen Werkzeugmaschinen (z.B. Fräsmaschinen) zur Bearbeitung von Werkstücken werden die zu bearbeitenden Werkstücke oftmals nicht einzeln in der Werkzeugmaschine eingespannt. Stattdessen können Palettenspannsysteme eingesetzt werden, die eine Schnellverschlussplatte und eine entsprechende Palette umfassen. Die Schnellverschlussplatte wird dann in der Werkzeugmaschine montiert, während die Palette mehrere zu bearbeitende Werkstücke aufnehmen kann. Für die Bearbeitung der Werkstücke in der Werkzeugmaschine wird die Palette mit den darauf festgespannten Werkstücken dann auf die Schnellverschlussplatte in der Werkzeugmaschine aufgesetzt und dort fixiert, woraufhin dann die Bearbeitung beginnen kann.
Hierbei besteht auch ein Bedarf nach einer elektrischen Verbindung zwischen der Schnellverschlussplatte oder der Werkzeugmaschine einerseits und der Palette andererseits, um Daten oder elektrische Energie übertragen zu können. Problematisch ist hierbei jedoch die Umgebung in der Werkzeugmaschine, die durch Materialspäne und Kühlwasser verunreinigt sein kann, was die Herstellung einer elektrischen Verbindung erschwert.
Zum technischen Hintergrund der Erfindung ist auch hinzuweisen auf DE 694 11 420 T2 , DE 19 14 940 A , DE 20 2006 009 909 U1 , DE 10 2020 129 246 A1 , DE 295 21 099 U1 , DE 10 2009 058 525 A1 , DE 20 2007 006 049 U1 , DE 90 11 269 U1 , CN 101 651 278 A und JP 2014-146 442 A.
Schließlich offenbart FR 2 661 563 A1 eine Kupplung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Diese bekannte Kupplung ist jedoch noch nicht vollständig befriedigend.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, in einer Werkzeugmaschine trotz der schwierigen Umgebungsbedingungen die Möglichkeit einer lösbaren elektrischen Verbindung zu schaffen.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Kupplung gemäß Anspruch 1 bzw. durch eine Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 12 mit einer solchen Kupplung gelöst.
Das Kupplungsstück kann beispielsweise in einen Maschinentisch einer Werkzeugmaschine eingelassen werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass das Kupplungsstück in eine Schnellverschlussplatte eingesetzt wird, wie sie vorstehend zum Stand der Technik beschrieben wurde. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich der Montage des Kupplungsstücks nicht auf die beiden vorstehend genannten Beispiele beschränkt.
Die Befestigung des Kupplungsstücks in dem Maschinentisch bzw. in der Schnellverschlussplatte des Schnellspannsystems ist hierbei vorzugsweise schwimmend. Dies bedeutet, dass das Kupplungsstück im montierten Zustand gegenüber dem Maschinentisch bzw. der Schnellverschlussplatte lateral (seitlich) etwas nachgeben kann. Beispielsweise kann die Montage des Kupplungsstücks in dem Maschinentisch bzw. in der Schnellverschlussplatte einen seitlichen Bewegungsspielraum von ±1 mm aufweisen. Diese schwimmende Lagerung des Kupplungsstücks in dem Maschinentisch bzw. in der Schnellverschlussplatte verhindert, dass beim Zusammenkuppeln mechanische Spannungen entstehen, die von Fehlausrichtungen bzw. Fehpositionierungen herrühren.
Das Kupplungsstück weist zunächst eine Bohrung auf, in der mindestens ein axial ausgerichtetes Kontaktelement (z.B. Kontaktstift) angeordnet ist, das zur lösbaren elektrischen Verbindung mit einem entsprechenden Gegenkontaktelement (z.B. Kontaktbuchse) in dem Gegenkupplungsstück dient.
Es wurde bereits vorstehend zum Stand der Technik erläutert, dass in einer Werkzeugmaschine schwierige Umgebungsbedingungen herrschen, da eine Verunreinigung des Kupplungsstücks beispielsweise durch Materialspäne und Kühlwasser droht. Es besteht deshalb bei dem Kupplungsstück grundsätzlich auch die Gefahr, dass Schmutz (z.B. Materialspäne) in die Bohrung in dem Kupplungsstück eindringt und das Kontaktelement verunreinigt. Die Erfindung sieht deshalb vor, dass das Kupplungsstück einen Abstreifer aufweist, der in der Bohrung des Kupplungsstücks angeordnet ist und das Eindringen von Schmutz (z.B. Materialspäne) in die Bohrung in dem Kupplungsstück verhindert. Hierbei ist zu erwähnen, dass der Abstreifer in der Bohrung des Kupplungsstück axial verschiebbar ist.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass der Abstreifer in der Bohrung des Kupplungsstücks vorzugsweise zwischen einer unteren Kontaktierungsstellung und einer oberen Abdichtstellung verschiebbar ist. in der oberen Abdichtstellung verschließt der Abstreifer die Mündungsöffnung der Bohrung in dem Kupplungsstück mindestens teilweise und dichtet die Bohrung ab, um das Eindringen von Schmutz in die Bohrung in dem Kupplungsstück zu verhindern. In der unteren Kontaktierungsstellung gibt der Abstreifer dagegen das mindestens eine Kontaktelement in der Bohrung des Kupplungsstücks frei, um die Herstellung einer elektrischen Verbindung zu dem zugehörigen Gegenkontaktelement in dem Gegenkupplungsstück zu ermöglichen. Die Verschiebung des Abstreifers aus seiner oberen Abdichtstellung in die untere Kontaktierungsstellung erfolgt vorzugsweise durch die Gegenkontaktelemente des Gegenkupplungsstücks, die den Abstreifer beim Zusammenkuppeln des Kupplungsstücks mit dem Gegenkupplungsstück in der Bohrung in dem Kupplungsstück nach unten drücken.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Kupplungsstück mindestens eine Feder (z.B. Schraubenfeder) auf, die den Abstreifer mechanisch in die Abdichtstellung vorspannt. Dies bedeutet, dass der Abstreifer ohne äußere Kräfte seine Abdichtstellung einnimmt und dabei die Bohrung in dem Kupplungsstück mindestens teilweise abdichtet.
Der Abstreifer weist vorzugsweise eine starre Abstreiferplatte auf, die beispielsweise aus Hartkunststoff bestehen kann und in ihrer Form an den Querschnitt der Bohrung in dem Kupplungsstück angepasst ist, wobei die starre Abstreiferplatte die Bohrung in dem Kupplungsstück im Wesentlichen vollständig ausgefüllt.
Die starre Abstreiferplatte weist hierbei vorzugsweise mindestens eine Axialbohrung auf, durch die das mindestens eine Kontaktelement axial hindurch ragen kann. Dies ist sinnvoll, damit die Abstreiferplatte in der Bohrung des Kupplungsstücks frei verschoben werden kann. Hierbei ist vorzugsweise für jedes der Kontaktelemente jeweils eine Axialbohrung in der Abstreiferplatte vorgesehen.
Darüber hinaus weist der Abstreifer vorzugsweise einen Elastomerabstreifer auf, der beispielsweise an der Unterseite der starren Abstreiferplatte montiert sein kann. Der Elastomerabstreifer besteht vorzugsweise aus einem Elastomer, wie beispielsweise Gummi und liegt dichtend an der inneren Mantelfläche der Bohrung in dem Kupplungsstück an, um das Eindringen von Schmutz oder Kühlwasser in die Bohrung in dem Kupplungsstück zu verhindern. Bei der Verschiebung des Abstreifers aus der unteren Kontaktierungsstellung in die obere Abdichtstellung streift der Abstreifer Schmutzreste von der inneren Mantelfläche der Bohrung in dem Kupplungsstück ab und verhindert dadurch, dass sich solche Schmutzreste oder Kühlwasser in der Bohrung ansammeln.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass der Elastomerabstreifer vorzugsweise plattenförmig ist und zur axialen Durchführung des mindestens einen Kontaktelements vorzugweise ebenfalls jeweils eine Axialbohrung aufweist, wie vorstehend bereits zu der starren Abstreiferplatte erwähnt wurde.
Ferner ist zu erwähnen, dass beim Zusammenkuppeln des Kupplungsstücks mit dem Gegenkupplungsstück geringfügige laterale Fehlausrichtungen zwischen dem Kontaktelement in dem Kupplungsstück einerseits und dem zugehörigen Gegenkontaktelement in dem Gegenkupplungsstück andererseits auftreten können. Diese lateralen Fehlausrichtungen können beim Zusammenkuppeln zu mechanischen Verspannungen führen, was zu vermeiden ist. Das mindestens eine Kontaktelement ist deshalb in dem Kupplungsstück vorzugsweise lateral schwimmend gelagert, um eine laterale Ausweichbewegung des Kontaktelements für eine mechanisch spannungsarme Selbstzentrierung des Kontaktelements relativ zu dem Gegenkontaktelement des Gegenkupplungsstücks zu ermöglichen. Bei einer lateralen Fehlausrichtung des Kontaktelements relativ zu dem zugehörigen Gegenkontaktelement kann das Kontaktelement also seitlich etwas ausweichen, um eine mechanische Verspannung zu vermeiden.
Die vorstehend beschriebene lateral schwimmende Lagerung des mindestens einen Kontaktelements kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass das Kontaktelement in einem nachgiebigen Elastomerblock gelagert ist, wie beispielsweise einem Gummiblock.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass das mindestens eine Kontaktelement vorzugsweise nur in lateraler Richtung schwimmend gelagert ist, um eine laterale Ausweichbewegung beim Zusammenkuppeln zu ermöglichen. Eine axiale Ausweichbewegung des Kontaktelements ist dagegen beim Zusammenkuppeln unerwünscht. Das mindestens eine Kontaktelement ist deshalb vorzugsweise in dem Kupplungsstück axial fixiert gelagert, um eine solche störende axiale Ausweichbewegung zu verhindern.
Ferner ist zu erwähnen, dass das mindestens eine Kontaktelement vorzugsweise in der Bohrung des Kupplungsstücks ganz oder nahezu vollständig verborgen ist. Dies bedeutet, dass das Kontaktelement aus der Bohrung in dem Kupplungsstück nicht über die Oberseite des Kupplungsstücks hinausragt oder zumindest nur mit einem sehr kleinen Stück, das vorzugsweise kleiner ist als 3 mm, 2 mm oder sogar 1 mm.
Es wurde vorstehend bereits das Problem erläutert, dass es beim Zusammenkuppeln des Kupplungsstücks mit dem Gegenkupplungsstück zu einer lateralen Fehlausrichtung kommen kann. Zur Vermeidung einer solchen lateralen Fehlausrichtung befindet sich in der Oberseite des Kupplungsstücks vorzugsweise mindestens eine Zentrierbohrung zur Aufnahme eines Zentrierstifts an dem Gegenkupplungsstück. Beim Zusammenkuppeln des Kupplungsstücks mit dem Gegenkupplungsstück wird also der Zentrierstift an dem Gegenkupplungsstück in die zugehörige Zentrierbohrung in der Oberseite des Kupplungsstücks eingeführt, was zu einer Selbstzentrierung des Kupplungsstücks relativ zu dem Gegenkupplungsstück führt.
Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung auch umgekehrt die Möglichkeit, dass die Zentrierbohrungen in dem Gegenkupplungsstück angeordnet sind, während sich die zugehörigen Zentrierstifte in dem Kupplungsstück befinden.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in der Oberseite des Kupplungsstücks zwei solche Zentrierbohrungen angeordnet, die jeweils einen Zentrierstift an der Unterseite des Gegenkupplungsstücks aufnehmen können. Die beiden Zentrierbohrungen sind hierbei vorzugsweise in unterschiedlichen Winkellagen um die Bohrung herum angeordnet. Dies bietet den Vorteil, dass die Zentrierbohrungen beim Zusammenkuppeln des Kupplungsstücks und des Gegenkupplungsstücks auch eine selbsttätige Winkelausrichtung bewirken. Die beiden Zentrierbohrungen sind deshalb vorzugsweise auf gegenüberliegenden Seiten der Bohrung in dem Kupplungsstück angeordnet.
Darüber hinaus weist das Kupplungsstück vorzugsweise eine Sperrluftdüsenanordnung auf, um zur Abdichtung der Bohrung in dem Kupplungsstück einen Sperrluftvorhang quer über die Bohrung auszublasen. Die Sperrluftdüsenanordnung trägt ebenfalls dazu bei, das Eindringen von Schmutz (z.B. Materialspäne) in die Bohrung in dem Kupplungsstück zu vermeiden.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist diese Sperrluftdüsenanordnung einen ringförmigen Sperrluftkanal auf, der die Bohrung in dem Kupplungsstück an ihrer Mündung ringförmig umgibt und den Sperrluftvorhang aus verschiedenen Richtungen radial von außen nach innen quer über die Bohrung ausbläst.
Es wurde vorstehend bereits erwähnt, dass der Abstreifer eine Axialbohrung aufweist, durch die das mindestens eine Kontaktelement axial hindurch ragen kann. Diese Axialbohrung befindet sich vorzugsweise direkt am Umfangsrand des Abstreifers und ist zum Umfangsrand hin offen. Dies bietet den Vorteil, dass die Sperrluftdüsenanordnung die Sperrluft auch in die Axialbohrung in dem Abstreifer bläst und dadurch die Axialbohrung in dem Abstreifer sauber hält bzw. säubert.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass der Abstreifer in seiner oberen Abdichtstellung zusammen mit der inneren Mantelfläche der Bohrung in dem Kupplungsstück einen Ringspalt einschließt, der ebenfalls verschmutzungsgefährdet ist. Es besteht also im Betrieb grundsätzlich die Gefahr, dass Schmutz (z.B. Materialspäne) in den Ringspalt eindringt, der sich zwischen dem äußeren Umfangsrand des Abstreifers und der inneren Mantelfläche der Bohrung in dem Kupplungsstück befindet. Die Sperrluftdüsenanordnung bläst deshalb die Sperrluft vorzugsweise auch in diesen Ringspalt, wenn sich der Abstreifer in seiner oberen Abdichtstellung befindet.
Im Folgenden werden nun allgemein verschiedene Merkmale des Kupplungsstücks beschrieben, die in beliebiger Weise mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen und untereinander kombiniert werden können.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Bohrung in dem Kupplungsstück vorzugsweise zylindrisch und rechtwinklig zu der Oberseite des Kupplungsstücks ausgerichtet.
Weiterhin ist allgemein zu erwähnen, dass das mindestens eine Kontaktelement in dem Kupplungsstück vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, wie beispielsweise Kupfer oder eine Kupferlegierung.
Bei der Feder zur mechanischen Vorspannung des Abstreifers kann es sich beispielsweise um eine Schraubenfeder handeln, wie vorstehend bereits kurz erwähnt wurde.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ermöglicht das Kupplungsstück eine mehrpolige elektrische Verbindung mit dem Gegenkupplungsstück. Hierzu weist das Kupplungsstück mehrere der Kontaktelemente auf. Beispielsweise können in der Bohrung des Kupplungsstücks mehr als zwei, drei, vier, fünf, sechs oder sogar mehr als sieben Kontaktelemente angeordnet sein. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind jedoch vier Kontaktelemente in der Bohrung des Kupplungsstücks angeordnet.
Die einzelnen Kontaktelemente können hierbei in der Bohrung des Kupplungsstücks über den Umfang verteilt angeordnet sein, insbesondere äquidistant.
Zu dem Abstreifer ist zu erwähnen, dass die Abstreiferplatte vorzugsweise kreisscheibenförmig ist und in ihrer oberen Abdichtstellung mit ihrer Oberseite vorzugsweise plan und bündig mit der Oberseite des Kupplungsstücks abschließt.
Bei den einzelnen Kontaktelementen in dem Kupplungsstück kann es sich beispielsweise um Kontaktstifte handeln, während die entsprechenden Gegenkontaktelemente in dem Gegenkupplungsstück Kontaktbuchsen sind. Es ist jedoch alternativ auch umgekehrt möglich, dass die Kontaktelemente in dem Kupplungsstück Kontaktbuchsen sind, während die zugehörigen Gegenkontaktelemente in dem Gegenkupplungsstück dann Kontaktstifte sind.
Ferner ist zu erwähnen, dass sich der mindestens eine Kontaktstift in dem Kupplungsstück vorzugsweise zu seinem freien Ende hin verjüngt, insbesondere konisch, um beim axialen Einführen des Kontaktstifts in die zugehörige Kontaktbuchse eine Selbstzentrierung des Kontaktstifts relativ zu der zugehörigen Kontaktbuchse zu bewirken.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Kontaktelemente in dem Kupplungsstück vorzugsweise elektrisch voneinander isoliert sind, um eine mehrpolige elektrische Verbindung zu ermöglichen.
Das Gegenkupplungsstück weist mindestens ein entsprechendes Gegenkontaktelement auf, das dazu geeignet und bestimmt ist, eine lösbare elektrische Verbindung mit dem zugehörigen Kontaktelement in dem Kupplungsstück herzustellen.
Das mindestens eine Gegenkontaktelement steht hierbei vorzugsweise axial von dem Gegenkupplungsstück hervor, um den Abstreifer in der Bohrung des Kupplungsstücks in die Bohrung des Kupplungsstücks hineindrücken zu können. Beim Zusammenkuppeln des Gegenkupplungsstücks mit dem zugehörigen Kupplungsstück drücken die hervorstehenden Gegenkontaktelemente also den Abstreifer in der Bohrung in dem Kupplungsstück aus seiner oberen Abdichtstellung in seine untere Kontaktierungsstellung.
Von dem Gegenkupplungsstück steht hierbei vorzugsweise mindestens ein Zentrierstift axial hervor, der beim Zusammenkuppeln in die zugehörige Zentrierbohrung in dem Kupplungsstück eingeführt wird und dadurch eine Selbstzentrierung des Gegenkupplungsstücks und des Kupplungsstücks relativ zueinander bewirkt. Vorzugsweise verjüngt sich dieser mindestens eine Zentrierstift zu seinem freien Ende hin, um die Selbstzentrierung zu erleichtern.
Weiterhin sind hierbei an der Unterseite des Gegenkupplungsstücks vorzugsweise mindestens zwei Zentrierstifte angeordnet und zwar in unterschiedlichen Winkellagen, um beim Zusammenkuppeln auch eine Winkelpositionierung des Kupplungsstücks relativ zu dem Gegenkupplungsstück zu bewirken.
Beispielsweise können an der Unterseite des Gegenkupplungsstücks zwei Zentrierstifte einander gegenüberliegend angeordnet sein, um die gewünschte Winkelpositionierung zu bewirken.
Ferner ist zu erwähnen, dass der mindestens eine Zentrierstift in axialer Richtung vorzugsweise weiter von der Unterseite des Gegenkupplungsstücks absteht als das mindestens eine Gegenkontaktelement. Der mindestens eine Zentrierstift schützt dadurch das empfindliche Gegenkontaktelement mechanisch vor einer Beschädigung.
Darüber hinaus ist das mindestens eine Gegenkontaktelement vorzugsweise lateral schwimmend in dem Gegenkontaktstück gelagert, um beim Zusammenkuppeln des Kupplungsstücks und des Gegenkupplungsstücks eine spannungsarme Selbstzentrierung zu ermöglichen. Hierzu kann das Gegenkontaktelement in dem Gegenkupplungsstück in einem nachgiebigen Elastomerblock gelagert sein, wie es vorstehend bereits in Bezug auf das Kupplungsstück beschrieben wurde.
In axialer Richtung ist das Gegenkontaktelement dagegen vorzugsweise axial fixiert gelagert, um eine axiale Ausweichbewegung des Gegenkontaktelements zu verhindern, wie vorstehend bereits zu dem Kupplungsstück beschrieben wurde.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass das Gegenkupplungsstück vorzugsweise mehrere Gegenkontaktelemente aufweist, um eine mehrpolige elektrische Verbindung mit dem Kupplungsstück zu ermöglichen. Beispielsweise kann das Gegenkupplungsstück mehr als zwei, drei, vier oder fünf Gegenkontaktelemente aufweisen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind jedoch genau vier Gegenkontaktelemente vorgesehen.
Darüber hinaus kann in der Unterseite des Gegenkupplungsstücks ein Dichtring angeordnet sein, wobei der Dichtring im zusammengekuppelten Zustand an der Oberseite des Kupplungsstücks dichtend aufliegt und dabei die Bohrung in dem Kupplungsstück umgibt, um dann das Eindringen von Schmutz (z.B. Materialspäne) in die Bohrung in dem Kupplungsstück zu verhindern.
Ferner ist zu erwähnen, dass die Gegenkontaktelemente vorzugsweise auch bei dem Gegenkupplungsstück gemeinsam in einer Bohrung angeordnet sind, wobei die Gegenkontaktelemente dann vorzugsweise in axialer Richtung aus der Bohrung nach unten über die Unterseite des Gegenkupplungsstücks hinausragen.
Weiterhin ist allgemein zu erwähnen, dass es sich bei den Gegenkontaktelement um Kontaktbuchsen handeln kann, die vorzugsweise hohlzylindrisch sind, wobei die einzelnen Gegenkontaktelemente elektrisch voneinander isoliert sein können, um eine mehrpolige elektrische Verbindung zu ermöglichen.
Vorstehend wurden das das Kupplungsstück und das Gegenkupplungsstück jeweils als einzelne Bauteile beschrieben. Die Erfindung beansprucht jedoch auch Schutz für eine komplette Kupplung, die sowohl das Kupplungsstück als auch das Gegenkupplungsstück umfasst.
Darüber hinaus beansprucht die Erfindung auch Schutz für eine Werkzeugmaschine oder ein Spannsystem mit einem Kupplungsstück und vorzugsweise auch mit dem zugehörigen Gegenkupplungsstück.
Das Kupplungsstück kann hierbei beispielsweise in einen Maschinentisch der Werkzeugmaschine eingelassen sein. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass das Kupplungsstück in eine Schnellverschlussplatte eingelassen ist, die auf den Maschinentisch der Werkzeugmaschine aufgesetzt ist.
Das Gegenkupplungsstück ist dagegen vorzugsweise in die Unterseite einer Palette eines Palettenspannsystems eingelassen.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1A zeigt eine Perspektivansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Kupplungsstücks.
1B zeigt eine Aufsicht auf das Kupplungsstück gemäß 1A.
1C zeigt eine Schnittansicht durch das Kupplungsstück entlang der Schnittlinie A-A in 1B.
1D zeigt eine Schnittansicht durch das Kupplungsstück entlang der Schnittlinie B-B in 1B.
1E zeigt eine Detailvergrößerung aus 1C.
1F zeigt eine weitere Detailvergrößerung aus 1E.
2A zeigt eine Perspektivansicht des zugehörigen Gegenkupplungsstücks in einer Überkopfansicht.
2 B zeigt eine Unteransicht des Gegenkupplungsstücks aus 2A.
2C zeigt eine Schnittansicht des Gegenkupplungsstücks entlang der Schnittlinie B-B in 2B.
3 zeigt eine komplette Kupplung mit dem Kupplungsstück und dem Gegenkupplungsstück.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
im Folgenden wird nun das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung beschrieben, die es ermöglicht, eine lösbare elektrische Verbindung zwischen einer Werkzeugmaschine einerseits und einer Palette eines Palettenspannsystems andererseits herzustellen. Die Kupplung besteht aus einem Kupplungsstück 1 und einem Gegenkupplungsstück 2, die zusammengekuppelt werden, wie in 3 dargestellt ist. Das Kupplungsstück 1 kann hierbei in einen Maschinentisch der Werkzeugmaschine oder in eine auf den Maschinentisch der Werkzeugmaschine aufgesetzte Schnellverschlussplatte eingelassen werden. Das Gegenkupplungsstück 2 ist dagegen in die Unterseite der Palette des Palettenspannsystems eingelassen. In den Zeichnungen sind die Werkzeugmaschine, die Schnellverschlussplatte und die Palette zur Vereinfachung nicht dargestellt.
Im Folgenden wird zunächst das Kupplungsstück 1 beschrieben, das in den 1A-1F dargestellt ist.
Das Kupplungsstück 1 weist zunächst einen Grundkörper 3 auf, der in den Maschinentisch der Werkzeugmaschine oder die Schnellverschlussplatte des Schnellspannsystems eingelassen sein kann. Hierbei ist der Grundkörper 3 in dem Maschinentisch bzw. in der Schnellverschlussplatte durch Schrauben 4, 5 festgeschraubt.
Die Befestigung des Kupplungsstücks 1 in dem Maschinentisch bzw. in der Schnellverschlussplatte des Schnellspannsystems ist hierbei schwimmend. Dies bedeutet, dass der Grundkörper 3 des Kupplungsstücks 1 im montierten Zustand gegenüber dem Maschinentisch bzw. der Schnellverschlussplatte lateral (seitlich) etwas nachgeben kann. Beispielsweise kann die Montage des Kupplungsstücks 1 in dem Maschinentisch bzw. in der Schnellverschlussplatte einen seitliche Bewegungsspielraum von ±1 mm aufweisen. Diese schwimmende Lagerung des Kupplungsstücks 1 in dem Maschinentisch bzw. in der Schnellverschlussplatte verhindert, dass beim Zusammenkuppeln mechanische Spannungen entstehen, die von Fehlausrichtungen oder Fehlpositionierungen herrühren.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Bohrungen für die beiden Schrauben 4, 5 in dem Grundkörper asymmetrisch angeordnet sind, wie insbesondere aus 1B ersichtlich ist. So ist die Bohrung für die Schraube 4 in 1B gegenüber der Mittellinie leicht nach unten versetzt, während die Bohrung für die gegenüberliegende Schraube 5 in 1B exakt auf der Mittellinie liegt. Die beiden gegenüberliegenden Bohrungen für die beiden Schrauben 4, 5 sind also nicht exakt um 180° versetzt angeordnet, sondern beispielsweise um 175°. Diese asymmetrische Anordnung der Bohrungen für die beiden Schrauben 4, 5 verhindert ein verdrehtes Einbauen des Grundkörpers 3 in dem Maschinentisch bzw. in der Schnellverschlussplatte.
An seiner Oberseite 6 weist das Kupplungsstück 1 eine zylindrische Bohrung 7 auf, die rechtwinklig zu der Oberseite 6 des Kupplungsstücks 1 ausgerichtet ist.
In der Bohrung 7 sind vier Kontaktstifte 8, 9, 10, 11 angeordnet, die axial ausgerichtet und äquidistant über den Umfang der Bohrung 7 verteilt angeordnet sind. Die Kontaktstifte 8-11 ermöglichen die Herstellung einer lösbaren vierpoligen elektrischen Verbindung zwischen dem Kupplungsstück 1 einerseits und dem Gegenkupplungsstück 2 andererseits, wie nachfolgend noch detailliert beschrieben wird.
Die Kontaktstifte 8-11 sind in einem nachgiebigen Gummiblock 12 lateral schwimmend gelagert. Dies bedeutet, dass die Kontaktstifte 8-11 in dem Gummiblock 12 lateral leicht verschiebbar ist. Diese laterale schwimmende Lagerung der Kontaktstifte 8-11 in dem Gummiblock 12 verhindert beim Zusammenkuppeln des Kupplungsstücks 1 mit dem Gegenkupplungsstück 2 mechanische Verspannungen, die aufgrund leichter Fehlpositionierungen der Kontaktstifte 8-11 verursacht werden können.
Darüber hinaus sind die Kontaktstifte 8-11 in dem Kupplungsstück 1 in einer Bodenplatte 13 axial fixiert. Dies bedeutet, dass die Bodenplatte 13 beim Zusammenkuppeln des Kupplungsstücks 1 mit dem Gegenkupplungsstück 2 eine axiale Ausweichbewegung der Kontaktstifte 8-11 verhindern. In den Zeichnungen ist auch dargestellt, dass die Bodenplatte 13 in dem Grundkörper 3 des Kupplungsstücks 1 durch einen Sicherungsring 14 axial fixiert ist.
Die Kontaktstifte 8-11 sind mit jeweils einer Elektroleitung 15 verbunden, wobei die Elektroleitungen 15 der vier Kontaktstifte 8-11 in einem Elektrokabel 16 gebündelt sind.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass der Grundkörper 3 des Kupplungsstücks 1 an seiner Oberseite 6 zwei axial verlaufende Zentrierbohrungen 17, 18 aufweist, die einander bezüglich der Bohrung 7 gegenüber liegen. Die beiden Zentrierbohrungen 17, 18 ermöglichen beim Zusammenkuppeln des Kupplungsstücks 1 mit dem Gegenkupplungsstück 2 eine Selbstzentrierung sowie eine Winkelausrichtung, wie noch detailliert beschrieben wird.
Im Betrieb der erfindungsgemäßen Kupplung besteht die Gefahr, dass Schmutz (z.B. Materialspäne) in die Bohrung 7 in dem Kupplungsstück 1 eindringen. Zur Vermeidung einer solchen Verschmutzung ist ein axial verschiebbar Abstreifer vorgesehen, der im Wesentlichen aus einer starren, aus Hartkunststoff bestehenden Abstreiferplatte 19 und einem darunter montierten Gummiabstreifer 20 besteht.
Der Abstreifer wird hierbei durch eine mittig angeordnete Schraubenfeder 21 in seine Abdichtstellung vorgespannt, die in den Zeichnungen dargestellt ist. In dieser Abdichtstellung schließt die Abstreiferplatte 19 mit ihrer Oberseite 22 bündig mit der Oberseite 6 des Kupplungsstücks 1 ab. Dadurch wird verhindert, dass Schmutz (z.B. Materialspäne) in die Bohrung 7 in dem Kupplungsstück 1 eindringen kann. Dabei liegt der Gummiabstreifer 20 mit seinem Umfangsrand dichtend an einer inneren Mantelfläche 23 der Bohrung 7 an und verhindert dadurch das Eindringen von Schmutz in die Bohrung 7.
Beim Zusammenkuppeln des Kupplungsstück 1 mit dem Gegenkupplungsstück 2 wird der Abstreifer axial in die Bohrung 7 in dem Kupplungsstück 1 hineingedrückt, wie noch detailliert beschrieben wird. Hierbei wird die Schraubenfeder 21 axial zusammengedrückt und der Gummiabstreifer 20 geleitet an der inneren Mantelfläche 23 der Bohrung 7 entlang. Dadurch werden die Kontaktstifte 8-11 freigelegt, was eine elektrische Kontaktierung ermöglicht, wie noch detailliert beschrieben wird.
Darüber hinaus weist das Kupplungsstück 1 eine Sperrluftdüsenanordnung auf, die Sperrluft quer über die Bohrung 7 in dem Kupplungsstück 1 bläst und dadurch ebenfalls verhindert, dass Schmutz (z.B. Materialspäne) in die Bohrung 7 eindringen. Die Sperrluft wird hierbei über eine Sperrluftzuführung 24 (vgl. 1D) zugeführt und strömt über einen schräg geneigten Sperrluftkanal 25 in einen ringförmigen Sperrluftkanal 26, der die Bohrung 7 ringförmig umgibt und an seiner Oberseite von einem Abdeckring 27 abgedeckt wird. Aus dem ringförmigen Sperrluftkanal 26 münden Sperrluftdüsen 28 aus, um die Sperrluft quer über die Bohrung 7 in dem Kupplungsstück 1 zu blasen. Die Sperrluft wird hierbei ringförmig aus verschiedenen Richtungen radial von außen über die Mündungsöffnung der Bohrung 7 geblasen und verhindert dadurch das Eindringen von Schmutz (z.B. Materialspäne) in die Bohrung 7 in dem Kupplungsstück 1.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Abstreiferplatte 19 mit dem Abdeckring 27 einen Ringspalt 29 einschließt, wie insbesondere aus den 1E und 1F ersichtlich ist. In der in den Zeichnungen dargestellten Abdichtstellung verhindert die Abstreiferplatte 19, dass die Sperrluft quer über die Bohrung 7 in dem Kupplungsstück geblasen wird. Stattdessen strömt die Sperrluft dann aus der Sperrluftdüse 28 in den Ringspalt 29 und verhindert dadurch das Eindringen von Schmutz in den Ringspalt 29 bzw. reinigt den Ringspalt 29 von bereits eingedrungenen Schmutz.
Ferner ist zu dem Kupplungsstück 1 zu erwähnen, dass sich in der Abstreiferplatte 19 Axialbohrungen 30 befinden, durch die die Kontaktstifte 8-11 axial hindurch ragen können. In dem Gummiabstreifer 20 befinden sich ebenfalls solche Axialbohrungen. Die Axialbohrungen 30 ermöglichen es hierbei, dass der Abstreifer axial verschoben wird, wobei die Kontaktstifte 8-11 durch die Axialbohrungen 30 hindurchragen.
Im Folgenden wird nun das in den 2A bis 2C dargestellte zugehörige Gegenkupplungsstück 2 beschrieben. Hierbei ist zu erwähnen, dass das Gegenkupplungsstück 2 in den 2A-2C in einer Überkopfdarstellung gezeichnet ist. Beim Zusammenkuppeln des Gegenkupplungsstücks 2 mit dem Kupplungsstück 1 ist das Gegenkupplungsstück 2 dagegen um 180° gedreht, wie in 3 dargestellt ist.
Das Gegenkupplungsstück 2 weist zunächst einen Grundkörper 31 auf, in dem eine zylindrische Bohrung 32 angeordnet ist, wobei die Bohrung 32 rechtwinklig zur Unterseite 33 ausgerichtet ist.
In der Bohrung 32 sind vier Kontaktbuchsen 34, 35, 36, 37 angeordnet, die den Kontaktstiften 8-11 des Kupplungsstücks 1 entsprechen und die Herstellung einer lösbaren elektrischen Verbindung mit den Kontaktstiften 8-11 des Kupplungsstückstücks 1 ermöglichen. Die Kontaktbuchsen 34-37 sind deshalb in dem Gegenkupplungsstück 2 ebenfalls axial ausgerichtet und äquidistant über den Umfang der Bohrung 32 verteilt.
In der Unterseite 33 des Gegenkupplungsstück 2 sind zwei Zentrierstifte 38, 39 angeordnet, die dazu dienen, beim Zusammenkuppeln des Gegenkupplungsstück 2 mit dem Kupplungsstück 1 eine Selbstzentrierung zu bewirken. Beim Zusammenkuppeln des Gegenkupplungsstück 2 mit dem Kupplungsstück 1 werden die Zentrierstifte 38, 39 des Gegenkupplungsstück 2 in die zugehörigen Zentrierbohrungen 17, 18 des Kupplungsstücks 1 eingeführt. Zum einen bewirken die Zentrierstifte 38, 39 hierbei eine Selbstzentrierung des Gegenkupplungsstücks 2 relativ zu dem Kupplungsstück 1, da sich die Zentrierstifte 38, 39 zu ihrem freien Ende hin verjüngen. Zum anderen bewirken die Zentrierstifte 38, 39 beim Zusammenkuppeln des Gegenkupplungsstück 2 mit dem Kupplungsstück 1 aber auch eine Winkelausrichtung des Gegenkupplungsstücks 2 relativ zu dem Kupplungsstück 1, da die Zentrierstifte 38, 39 bezüglich der Bohrung 32 einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass das Gegenkupplungsstück 2 an der Unterseite einer Palette eines Palettenspannsystems eingelassen sein kann und dort mit Schrauben 40, 41 fixiert wird.
Ferner ist zu erwähnen, dass die Bohrungen für die beiden Schrauben 40, 41 in dem Grundkörper 31 des Gegenkupplungsstücks 2 asymmetrisch angeordnet sind, wie insbesondere aus 2B ersichtlich ist. So ist die Bohrung für die Schraube 40 in 2B gegenüber der Mittellinie leicht nach oben versetzt, während die Bohrung für die gegenüberliegende Schraube 41 in 2B exakt auf der Mittellinie liegt. Die beiden gegenüberliegenden Bohrungen für die beiden Schrauben 40, 41 sind also nicht exakt um 180° versetzt angeordnet, sondern beispielsweise um 175°. Diese asymmetrische Anordnung der Bohrungen für die beiden Schrauben 40, 41 verhindert ein verdrehtes Einbauen des Grundkörpers 31 des Gegenkupplungsstücks 2 in der Palette.
Die Befestigung des Gegenkupplungsstücks 2 in der Palette ist hierbei ebenfalls schwimmend. Dies bedeutet, dass der Grundkörper 31 des Gegenkupplungsstücks 2 im montierten Zustand gegenüber der Palette lateral (seitlich) etwas nachgeben kann. Beispielsweise kann die Montage des Gegenkupplungsstücks 2 in der Palette einen seitlichen Bewegungsspielraum von ±1 mm aufweisen. Diese schwimmende Lagerung des Gegenkupplungsstücks 2 in der Palette verhindert, dass beim Zusammenkuppeln mechanische Spannungen entstehen, die von Fehlausrichtungen oder Fehlpositionierungen herrühren.
Die einzelnen Kontaktbuchsen 34-37 sind jeweils mit einer Elektroleitung 42 verbunden, wobei die vier Elektroleitungen 42 in einem Elektrokabel 43 gebündelt sind.
Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass in die Unterseite 33 des Gegenkupplungsstücks 2 ein Dichtring 44 eingelassen ist, der die Bohrung 32 in dem Gegenkupplungsstück 2 ringförmig umgibt und im zusammengekuppelten Zustand auf der Oberseite 6 des Kupplungsstücks 1 dichtend aufliegt. Im zusammengekuppelten Zustand verhindert der Dichtring 44 also ebenfalls, dass Schmutz (z.B. Materialspäne) in die Bohrung 7 in dem Kupplungsstück 1 eindringt.
Die Kontaktbuchsen 34-37 sind in dem Grundkörper 31 des Gegenkupplungsstück in einem Gummiblock 45 lateral schwimmend gelagert. Dies bedeutet, dass die Kontaktbuchsen 34-37 in dem Gummiblock 45 in lateraler Richtung leicht nachgeben können. Dadurch wird verhindert, dass beim Zusammenkuppeln des Gegenkupplungsstück 2 mit dem Kupplungsstück 1 eine mechanische Verspannung zwischen den Kontaktbuchsen 34-37 einerseits und den Kontaktstiften 8-11 andererseits auftritt.
Weiterhin sind die Kontaktbuchsen 34-37 in dem Gegenkupplungsstück 2 in einer Deckplatte 46 axial fixiert. Dies bedeutet, dass die Kontaktbuchsen 34-37 in axialer Richtung nicht nachgeben können. Dadurch wird verhindert, dass die Kontaktbuchsen 34-37 beim Zusammenkuppeln des Gegenkupplungsstücks 2 mit dem Kupplungsstück 1 eine axiale Ausweichbewegung ausführen.
Die Abdeckplatte 46 ist in dem Grundkörper 31 des Gegenkupplungsstücks 2 ebenfalls durch einen Sicherungsring 47 fixiert.
Im Folgenden wird nun das Zusammenkuppeln des Gegenkupplungsstücks 2 mit dem Kupplungsstück 1 beschrieben, wobei auf die Darstellung in 3 Bezug genommen wird.
Beim Zusammenkuppeln wird das Gegenkupplungsstück 2 oberhalb des Kupplungsstücks 1 positioniert und dann in Richtung des Blockpfeils auf das Kupplungsstück 1 aufgesetzt. Dabei gleiten die Zentrierstifte 38, 39 des Gegenkupplungsstücks 2 in die zugehörigen Zentrierbohrungen 17, 18 in dem Kupplungsstück 1 und bewirken dadurch eine Selbstzentrierung sowohl hinsichtlich der Position als auch hinsichtlich der Winkelausrichtung.
Die schwimmende Lagerung der Kupplungsstücks 1 in dem Maschinentisch bzw. in der Schnellverschlussplatte und die schwimmende Lagerung des Gegenkupplungsstücks 2 in der Palette verhindern hierbei, dass beim Zusammenkuppeln übermäßige mechanische Spannungen auftreten.
Die Kontaktbuchsen 34-37 drücken beim Zusammenkuppeln den Abstreifer in dem Kupplungsstück 1 entgegen der Federkraft der Schraubenfeder 21 in der Bohrung 7 nach unten, wodurch die Kontaktstifte 8-11 freigelegt werden.
Die Kontaktstifte 8-11 verjüngen sich hierbei zu ihrem freien Ende hin und gleiten beim Zusammenkuppeln in die zugehörigen Kontaktbuchsen 34-37, wobei die sich verjüngenden Enden der Kontaktstifte 8-11 ebenfalls eine Selbstzentrierung der Kontaktstifte 8-11 relativ zu den zugehörigen Kontaktbuchsen 34-37 bewirken.
Beim Entkuppeln wird das Gegenkupplungsstück 2 dann entgegen der Richtung des Blockpfeils von dem Kupplungsstück 1 entfernt. Die Schraubenfeder 21 drückt dann den Abstreifer wieder in die in den Zeichnungen dargestellte Abdichtstellung, um das Eindringen von Schmutz in die Bohrung 7 in dem Kupplungsstück 1 zu verhindern. Der Gummiabstreifer 20 streift dabei etwaige Schmutzreste von der inneren Mantelfläche 23 der Bohrung 7 ab und entfernt diese dabei aus der Bohrung 7.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungsstück
2: Gegenkupplungsstück
3: Grundkörper des Kupplungsstücks
4, 5: Schrauben zum Festschrauben des Kupplungsstücks in einem Maschinentisch
6: Oberseite des Kupplungsstücks
7: Bohrung in dem Grundkörper des Kupplungsstücks
8-11: Kontaktstifte des Kupplungsstücks
12: Gummiblock zur lateral schwimmenden Lagerung der Kontaktstifte
13: Bodenplatte zur Montage der Kontaktstifte
14: Sicherungsring zur axialen Fixierung der Bodenplatte in dem Grundkörper des Kupplungsstücks
15: Elektroleitungen in dem Elektrokabel
16: Elektrokabel mit vier Elektroleitungen
17, 18: Zentrierbohrungen in dem Kupplungsstück für Zentrierstifte in dem Gegenkupplungsstück
19: Abstreiferplatte des Abstreifers
20: Gummiabstreifer des Abstreifers
21: Schraubenfeder zur mechanischen Vorspannung des Abstreifers
22: Oberseite der Abstreiferplatte
23: Innere Mantelfläche der Bohrung in dem Kupplungsstück
24: Sperrluftzuführung
25: Sperrluftkanal in dem Grundkörper des Kupplungsstücks
26: Ringförmiger Sperrluftkanal
27: Abdeckring zum Abdecken des ringförmigen Sperrluftkanals
28: Sperrluftdüse zum Ausblasen eines Sperrluftvorhangs quer über die Bohrung in dem Grundkörper
29: Ringspalt zwischen Abstreifer und innerer Mantelfläche der Bohrung in dem Kupplungsstück
30: Axialbohrung in der Abstreiferplatte zur Durchführung der Kontaktstifte
31: Grundkörper des Gegenkupplungsstücks
32: Bohrung in dem Grundkörper des Gegenkupplungsstücks
33: Unterseite des Gegenkupplungsstücks
34-37: Kontaktbuchsen des Gegenkupplungsstücks
38, 39: Zentrierstifte des Gegenkupplungsstücks
40, 41: Schrauben zum Festschrauben des Gegenkupplungsstücks
42: Elektroleitungen in dem Elektrokabel
43: Elektrokabel mit vier Elektroleitungen
44: Dichtring in der Unterseite des Gegenkupplungsstücks
45: Gummiblock zur lateral schwimmenden Lagerung der Kontaktbuchsen
46: Deckplatte zur Montage der Kontaktbuchsen
47: Sicherungsring zur axialen Fixierung der Deckplatte in dem Grundkörper des Gegenkupplungsstücks

Claims

Kupplung zur Herstellung einer lösbaren elektrischen Verbindung zwischen einem Kupplungsstück (1) und einem Gegenkupplungsstück (2), insbesondere zwischen einem Maschinentisch einer Werkzeugmaschine oder einer Schnellverschlussplatte und einer Palette, mit a) dem Kupplungsstück (1) mit a1) einer Bohrung (7), die sich in dem Kupplungsstück (1) in einer axialen Richtung erstreckt, a2) mindestens einem in der Bohrung (7) angeordneten und sich in der axialen Richtung erstreckenden Kontaktelement (8-11) zur lösbaren elektrischen Verbindung mit mindestens einem Gegenkontaktelement (34-37) des Gegenkupplungsstücks (2), und a3) einem Abstreifer (19, 20), der in der Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) in der axialen Richtung verschiebbar ist, um das Eindringen von Schmutz in die Bohrung des Kupplungsstücks (1) zu verhindern, und b) dem Gegenkupplungsstück (2) mit dem mindestens einen Gegenkontaktelement (34-37) zur lösbaren elektrischen Verbindung mit dem mindestens einen Kontaktelement (8-11) des Kupplungsstücks (1), dadurch gekennzeichnet, c) dass das mindestens eine Gegenkontaktelement (34-37) in der axialen Richtung von dem Gegenkupplungsstück (2) hervorsteht, um den Abstreifer (19, 20) des Kupplungsstücks (1) in die Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) hineindrücken zu können.
Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Abstreifer (19, 20) in der Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) in der axialen Richtung zwischen einer unteren Kontaktierungsstellung und einer oberen Abdichtstellung verschiebbar ist, b) dass in der unteren Kontaktierungsstellung des Abstreifers (19, 20) das mindestens eine Gegenkontaktelement (34-37) des Gegenkupplungsstücks (2) oder ein sonstiges Betätigungselement in die Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) hineinragt, den Abstreifer (19, 20) nach unten drückt und das mindestens eine Kontaktelement (8-11) des Kupplungsstücks (1) elektrisch kontaktiert, und c) dass der Abstreifer (19, 20) in der oberen Abdichtstellung eine Mündung der Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) mindestens teilweise abdichtet, um das Eindringen von Schmutz in die Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) zu verhindern.
Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsstück (1) mindestens eine Feder (21) zur mechanischen Vorspannung des Abstreifers (19, 20) in der axialen Richtung in die obere Abdichtstellung aufweist, in der der Abstreifer (19, 20) die Mündung der Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) mindestens teilweise abdichtet, um das Eindringen von Schmutz in die Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) zu verhindern.
Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Abstreifer (19, 20) eine starre Abstreiferplatte (19) aufweist, die in ihrer Form an den Querschnitt der Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) angepasst ist und die Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) vollständig ausfüllt, und b) dass die starre Abstreiferplatte (19) zur Durchführung des mindestens einen Kontaktelements (8-11) vorzugsweise gegebenenfalls jeweils eine Axialbohrung (30) aufweist, und/oder c) dass der Abstreifer (19, 20) einen elastischen Elastomerabstreifer (20) aufweist, insbesondere an einer Unterseite der starren Abstreiferplatte (19), wobei der Elastomerabstreifer (20) aus einem Elastomer besteht und dichtend an einer inneren Mantelfläche (23) der Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) anliegt, um das Eindringen von Schmutz in die Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) zu verhindern, und d) dass der Elastomerabstreifer (20) plattenförmig ist und zur Durchführung des mindestens einen Kontaktelements (8-11) in der axialen Richtung vorzugsweise gegebenenfalls jeweils eine Axialbohrung aufweist.
Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das mindestens eine Kontaktelement (8-11) in einem Grundkörper (3) des Kupplungsstücks (1) lateral schwimmend gelagert ist, um eine laterale Ausweichbewegung des mindestens einen Kontaktelements (8-11) für eine mechanisch spannungsarme Selbstzentrierung des mindestens einen Kontaktelements (8-11) relativ zu dem mindestens einen Gegenkontaktelement (34-37) des Gegenkupplungsstücks (2) zu ermöglichen, und/oder b) dass das mindestens eine Kontaktelement (8-11) zur lateral schwimmenden Lagerung in einem nachgiebigen Elastomerblock (12) des Kupplungsstück (1) gelagert ist, insbesondere in einem Gummiblock (12) des Kupplungsstück (1), und/oder c) dass das mindestens eine Kontaktelement (8-11) in einem bzw. dem Grundkörper (3) des Kupplungsstücks (1) in der axialen Richtung fixiert gelagert ist, um beim Zusammenkuppeln eine axiale Ausweichbewegung des mindestens einen Kontaktelements (8-11) in der axialen Richtung zu verhindern, und/oder d) dass das mindestens eine Kontaktelement (8-11) nicht aus der Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) hinausragt.
Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass in einer Oberseite (6) des Kupplungsstücks (1) mindestens eine Zentrierbohrung (17,18) angeordnet ist zur Aufnahme mindestens eines Zentrierstifts (38, 39) des Gegenkupplungsstücks (2) für eine Selbstzentrierung des Kupplungsstücks (1) relativ zu dem Gegenkupplungsstück (2), und/oder b) dass mindestens zwei Zentrierbohrungen (17, 18) in einer bzw. der Oberseite des Kupplungsstücks (1) angeordnet sind und zwar in unterschiedlichen Winkellagen um die Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1), um beim Zusammenkuppeln auch eine Winkelpositionierung des Kupplungsstücks (1) relativ zu dem Gegenkupplungsstück (2) zu bewirken, und/oder c) dass in einer bzw. der Oberseite des Kupplungsstücks (1) zwei Zentrierbohrungen (17, 18) auf gegenüberliegenden Seiten der Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) angeordnet sind.
Kupplung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei sich Anspruch 5 auf Anspruch 4 bezieht und wobei sich Anspruch 6 auf einen der Ansprüche 4 und 5 bezieht, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Kupplungsstück (1) eine Sperrluftdüsenanordnung (24-28) aufweist, um zur Abdichtung der Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) einen Sperrluftvorhang quer über die Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) auszublasen, und b) dass die Sperrluftdüsenanordnung (24-28) einen ringförmigen Sperrluftkanal (26) aufweist, der die Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) an ihrer Mündung ringförmig umgibt, um den Sperrluftvorhang aus verschiedenen Richtung von außen nach innen quer über die Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) auszublasen, und c) dass die Abstreiferplatte (19) zur Durchführung des mindestens einen Kontaktelements (8-11) mindestens eine Axialbohrung (30) aufweist,die direkt am Umfangsrand des Abstreifers (19, 20) angeordnet und zu dem Umfangsrand hin offen ist, so dass mit der Sperrluftdüsenanordnung (24-28) die Sperrluft auch in die mindestens eine Axialbohrung (30) der Abstreiferplatte (19) blasbar ist, und/oder d) dass der Abstreifer (19, 20) in seiner oberen Abdichtstellung zusammen mit der inneren Mantelfläche (23) der Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) einen Ringspalt (29) einschließt, wobei mit der Sperrluftdüsenanordnung (24-28) die Sperrluft in den Ringspalt (29) blasbar ist, wenn sich der Abstreifer (19, 20) in seiner oberen Abdichtstellung befindet.
Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) zylindrisch ist, und/oder b) dass die Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) rechtwinklig zu einer bzw. der Oberseite des Kupplungsstücks (1) ausgerichtet ist, und/oder c) dass das mindestens eine Kontaktelement (8-11) des Kupplungsstücks (1) aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, und/oder d) dass eine bzw. die mindestens eine Feder (21) zur mechanischen Vorspannung des Abstreifers (19, 20) eine Schraubenfeder (21) ist, und/oder e) dass eine bzw. die Abstreiferplatte (19) des Abstreifers (19, 20) kreisscheibenförmig ist, und/oder f) dass der Abstreifer (19, 20) in einer bzw. der oberen Abdichtstellung mit seiner Oberseite plan mit einer bzw. der Oberseite des Kupplungsstücks (1) abschließt, und/oder g) dass das mindestens eine Kontaktelement (8-11) des Kupplungsstücks (1) mindestens ein Kontaktstift (8-11) ist, während das mindestens eine Gegenkontaktelement (34-37) des Gegenkupplungsstücks (2) mindestens eine Kontaktbuchse (34-37) ist, und h) dass sich der mindestens eine Kontaktstift (8-11) des Kupplungsstücks (1) zu seinem freien Ende hin verjüngt, insbesondere konisch, um beim Einführen des mindestens einen Kontaktstifts (8-11) des Kupplungsstücks (1) in die zugehörige mindestens eine Kontaktbuchse (34-37) des Gegenkupplungsstücks (2) eine Selbstzentrierung zu bewirken, und/oder i) dass das Kupplungsstück (1) zur Aufnahme von Befestigungsschrauben (4, 5) mehrere Bohrungen aufweist, um das Kupplungsstück (1) gegebenenfalls in dem Maschinentisch oder gegebenenfalls in der Schnellverschlussplatte festzuschrauben, und j) dass die Bohrungen für die Befestigungsschrauben (4, 5) in dem Kupplungsstück (1) asymmetrisch angeordnet sind, um eine verdrehte Montage des Kupplungsstücks (1) gegebenenfalls in dem Maschinentisch oder gegebenenfalls in der Schnellverschlussplatte auszuschließen, und/oder k) dass das Kupplungsstück (1) zur mehrpoligen elektrischen Verbindung mit dem Gegenkupplungsstück (2) mehrere Kontaktelemente (8-11) aufweist, insbesondere mehr als zwei, drei, vier oder fünf Kontaktelemente (8-11), und l) dass die Kontaktelemente (8-11) in der Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) und bei Betrachtung des Kupplungsstücks (1) in der axialen Richtung auf einem zur Bohrung konzentrischen Kreis angeordnet sind, insbesondere entlang des Kreises äquidistant, und/oder m) dass die Kontaktelemente (8-11) elektrisch voneinander isoliert sind, um eine mehrpolige elektrische Verbindung zu ermöglichen.
Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass mindestens ein Zentrierstift (38, 39) des Gegenkupplungsstücks (2) bzw. der mindestens eine Zentrierstift (38, 39) des Gegenkupplungsstücks (2) in der axialen Richtung von einer Unterseite (33) eines Grundkörpers (31) des Gegenkupplungsstücks (2) absteht, um beim Einführen des mindestens einen Zentrierstifts (38, 39) in mindestens eine Zentrierbohrung (17, 18) bzw. in die mindestens eine Zentrierbohrung (17, 18) des Kupplungsstücks (1) eine Selbstzentrierung des Gegenkupplungsstücks (2) und des Kupplungsstücks (1) zu bewirken, und b) dass der mindestens eine Zentrierstift (38, 39) in der axialen Richtung weiter von der Unterseite (33) des Grundkörpers (31) des Gegenkupplungsstücks (2) absteht als das mindestens eine Gegenkontaktelement (34-37), um eine mechanische Beschädigung des mindestens eine Gegenkontaktelements (34-37) zu vermeiden, und c) dass sich der mindestens eine Zentrierstift (38, 39) zu seinem freien Ende hin verjüngt, um die Selbstzentrierung zu bewirken, und/oder d) dass das Gegenkupplungsstück (2) mindestens zwei Zentrierstifte (38, 39) aufweist, die an der Unterseite (33) des Grundkörpers (31) des Gegenkupplungsstücks (2) angeordnet sind und zwar in unterschiedlichen Winkellagen, um beim Zusammenkuppeln auch eine Winkelpositionierung des Kupplungsstücks (1) relativ zu dem Gegenkupplungsstück (2) zu bewirken, und/oder e) dass das Gegenkupplungsstück (2) mindestens zwei Zentrierstifte (38, 39) aufweist, die an der Unterseite (33) des Grundkörpers (31) des Gegenkupplungsstücks (2) einander gegenüberliegend angeordnet sind, um beim Zusammenkuppeln auch eine Winkelpositionierung des Kupplungsstücks (1) relativ zu dem Gegenkupplungsstück (2) zu bewirken.
Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das mindestens eine Gegenkontaktelement (34-37) in einem bzw. dem Grundkörper (31) des Gegenkupplungsstücks (2) lateral schwimmend gelagert ist, um eine laterale Ausweichbewegung des mindestens einen Gegenkontaktelements (34-37) für eine mechanisch spannungsarme Selbstzentrierung zu ermöglichen, und/oder b) dass das mindestens eine Gegenkontaktelement (34-37) zur lateral schwimmenden Lagerung in einem bzw. dem Grundkörper (31) des Gegenkupplungsstücks (2) in einem nachgiebigen Elastomerblock (45) des Gegenkupplungsstücks (2) gelagert ist, insbesondere in einem Gummiblock (45) des Gegenkupplungsstücks (2), und/oder c) dass das mindestens eine Gegenkontaktelement (34-37) in einem bzw. dem Grundkörper (31) des Gegenkupplungsstücks (2) in der axialen Richtung fixiert gelagert ist, um beim Zusammenkuppeln eine Ausweichbewegung des Gegenkontaktelements (34-37) in der axialen Richtung zu verhindern.
Kupplung nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, a) dass das mindestens eine Gegenkontaktelement (34-37) des Gegenkupplungsstücks (2) mindestens eine Kontaktbuchse (34-37) ist, die vorzugsweise hohlzylindrisch ist, b) dass das Gegenkupplungsstück (2) zur mehrpoligen elektrischen Verbindung mit dem Kupplungsstück (1) mehrere der Gegenkontaktelemente (34-37) aufweist, insbesondere mehr als zwei, drei, vier, fünf, sechs oder sogar mehr als sieben Gegenkontaktelemente (34-37), und c) dass die Gegenkontaktelemente (34-37) des Gegenkupplungsstücks (2) gemeinsam in einer Bohrung (32) des Gegenkupplungsstücks (2) angeordnet sind und aus dieser Bohrung (32) nach unten über eine bzw. die Unterseite (33) des Grundkörpers (31) des Gegenkupplungsstücks (2) hinausragen, d) dass die Gegenkontaktelemente (34-37) elektrisch voneinander isoliert sind, um eine mehrpolige elektrische Verbindung zu ermöglichen, und/oder e) dass das Gegenkupplungsstück (2) einen Dichtring (44) aufweist, der an einer bzw. der Unterseite (33) des Grundkörpers (31) des Gegenkupplungsstücks (2) angeordnet ist, wobei der Dichtring (44) im zusammengekuppelten Zustand an einer bzw. der Oberseite (6) des Kupplungsstücks (1) dichtend aufliegt und dabei die Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) umgibt, um das Eindringen von Schmutz in die Bohrung (7) des Kupplungsstücks (1) zu verhindern, und/oder f) dass das Gegenkupplungsstück (2) zur Aufnahme von Befestigungsschrauben (40, 41) mehrere Bohrungen aufweist, um das Gegenkupplungsstück (2) gegebenenfalls in der Palette festzuschrauben, und g) dass die zur Aufnahme der Befestigungsschrauben (40, 41) dienenden Bohrungen in dem Gegenkupplungsstück (2) asymmetrisch angeordnet sind, um gegebenenfalls eine verdrehte Montage des Gegenkupplungsstücks (2) in der Palette auszuschließen.
Werkzeugmaschine oder Spannsystem, insbesondere Nullpunktspannsystem, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Kupplung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, wobei a) das Kupplungsstück (1) vorzugsweise in einen bzw. gegebenenfalls den Maschinentisch der Werkzeugmaschine oder in eine bzw. gegebenenfalls die auf dem Maschinentisch aufgesetzte Schnellverschlussplatte eingelassen ist, b) das Kupplungsstück (1) vorzugsweise gegebenenfalls lateral schwimmend in dem Maschinentisch bzw. der Schnellverschlussplatte gelagert ist, insbesondere mit einem lateralen Bewegungsspielraum von mindestens ±0,2mm, ±0,5mm oder ±1mm, um beim Zusammenkuppeln mechanische Verspannungen zu vermeiden, c) das Gegenkupplungsstück (2) vorzugsweise in eine bzw. gegebenenfalls die Palette eines Palettenspannsystems eingelassen ist, d) das Gegenkupplungsstück (2) vorzugsweise gegebenenfalls lateral schwimmend in der Palette gelagert ist, insbesondere mit einem lateralen Bewegungsspielraum von mindestens ±0,2mm, ±0,5mm oder ±1mm, um beim Zusammenkuppeln mechanische Verspannungen zu vermeiden.