DE10317576A1

DE10317576A1 - Device for clamping a rotary tool in a tool holder

Info

Publication number: DE10317576A1
Application number: DE10317576A
Authority: DE
Inventors: Franz Haimer
Original assignee: Franz Haimer Maschinenbau KG
Current assignee: Franz Haimer Maschinenbau KG
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2023-04-17
Also published as: WO2004091854A1; DE10317576B4

Abstract

Zum Einspannen eines Rotationswerkzeugs (3) zum Beispiel eines Bohrers oder Fräsers in einem Werkzeughalter (5), welcher den Schaft (7) des Rotationswerkzeugs (3) im Presssitz in einer Aufnahmeöffnung (11) eines Hülsenabschnitts (13) hält und bei Erwärmung des Hülsenabschnitts (13) mittels einer Induktionsspule (17) freigibt, ist zur Voreinstellung der Gesamtlänge (L) der aus dem Rotationswerkzeug (3) und dem Werkzeughalter (5) bestehenden Werkzeugeinheit (1) ein Anschlagdorn (25) vorgesehen, dem Maßstabmittel (35) zugeordnet sind. Mit Hilfe der Maßstabmittel (35) kann der Anschlagdorn bei bekannter Länge (L1) des Rotationswerkzeugs (3) in eine Position gebracht werden, in der er die Einstecktiefe des Rotationswerkzeugs (3) beim späteren Einspannen so begrenzt, dass sich die gewünschte Gesamtlänge (L) ergibt.For clamping a rotary tool (3), for example a drill or milling cutter, in a tool holder (5), which holds the shaft (7) of the rotary tool (3) in a press fit in a receiving opening (11) of a sleeve section (13) and when the sleeve section is heated (13) by means of an induction coil (17), a stop mandrel (25) is provided for presetting the total length (L) of the tool unit (1) consisting of the rotary tool (3) and the tool holder (5) and assigned to the scale means (35) are. With the aid of the scale means (35), the stop mandrel can be brought into a position with known length (L1) of the rotary tool (3), in which it limits the insertion depth of the rotary tool (3) during subsequent clamping so that the desired overall length (L ) results.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspannen eines Rotationswerkzeugs, insbesondere eines Bohr- oder Fräswerkzeugs in einen Werkzeughalter, welcher einen Schaft des Rotationswerkzeugs im Presssitz in einer zur Rotationsachse zentrischen Aufnahmeöffnung eines Hülsenabschnitts hält und bei Erwärmung des Hülsenabschnitts freigibt.The The invention relates to a device for clamping a rotary tool, in particular a drilling or milling tool into a tool holder, which has a shaft of the rotary tool in a press fit in a receiving opening that is central to the axis of rotation Sleeve section holds and warming of the sleeve section releases.

Aus WO 01/89 758 A1 ist es bekannt, Rotationswerkzeuge, wie z.B. Bohrer oder Fräser, in einer zentrischen Aufnahmeöffnung eines Werkzeughalters ausschließlich im Presssitz eines die Aufnahmeöffnung bildenden Hülsenabschnitts des Werkzeughalters zu halten. Der Hülsenabschnitt des Werkzeughalters kann mittels einer induktiven Heizeinrichtung, beispielsweise in Form einer den Hülsenabschnitt umschließenden, Wechselstrom gespeisten Induktionsspule soweit erwärmt werden, dass der Schaft des Rotationswerkzeugs in die dadurch sich erweiternde Aufnahmeöffnung eingesteckt oder aus dieser wieder entnommen werden kann. Der Außendurchmesser des Schafts ist etwas größer als der Nenn-Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung, so dass bei abgekühltem Hülsenabschnitt dieser den Schaft im Presssitz hält.Out WO 01/89 758 A1 it is known to use rotary tools such as e.g. drill or milling cutter, in a central receiving opening a tool holder exclusively in the press fit of an opening forming sleeve section of the tool holder. The sleeve section of the tool holder can by means of an inductive heating device, for example in Form a the sleeve section enclosing AC-fed induction coil are heated as far as that the shaft of the rotary tool is widening receiving opening inserted or removed from this. The outside diameter the shaft is slightly larger than the nominal inside diameter of the receiving opening, so that when the sleeve section has cooled this holds the shaft in the press fit.

Herkömmliche Werkzeughalter des vorstehenden Typs haben eine Normkupplung, beispielsweise eine Steilkegelkupplung oder eine HSK-Kupplung, mittels der der Werkzeughalter an die Spindel der Arbeitsmaschine gleichachsig zu deren Drehachse gekuppelt wird. Eine Bezugsanschlagfläche oder eine Bezugsposition des Werkzeughalters erlaubt hierbei reproduzierbares Vermessen der axialen Position des Rotationswerkzeugs relativ zur Spindel bzw. zum Werkzeughalter mittels eines herkömmlichen, den Abstand zwischen der Bezugsanschlagfläche bzw. Bezugsposition des Werkzeughalters und der Spitze des Rotationswerkzeugs vermessenden Längenmessvorrichtung und damit eine reproduzierbare axiale Positionierung des Rotationswerkzeugs relativ zur Spindel.conventional Tool holders of the above type have a standard coupling, for example a steep taper coupling or an HSK coupling, by means of which the Tool holder to the spindle of the driven machine with the same axis whose axis of rotation is coupled. A reference stop or Reference position of the tool holder allows reproducible Measuring the axial position of the rotary tool relative to the Spindle or tool holder by means of a conventional, the Distance between the reference stop surface or reference position of the Tool holder and the tip of the rotary tool measuring length measuring device and thus a reproducible axial positioning of the rotary tool relative to the spindle.

Es ist ferner bekannt, in der Aufnahmeöffnung eines "Schrumpf-Werkzeughalters" des vorstehend erläuterten Typs eine axial justierbare Positionieranschlagfläche, beispielsweise in Form einer axial in die Aufnahmeöffnung ragenden, in den Werkzeughalter geschraubten Schraube anzuordnen, die die Eintauchtiefe des Werkzeugschafts beim Einschrumpfen justierbar begrenzt.It is also known in the receiving opening of a "shrink tool holder" of the above Type an axially adjustable positioning stop surface, for example in the form of an axially projecting into the receiving opening in the tool holder screwed screw to arrange the immersion depth of the tool shank limited adjustable when shrinking.

Die Einstellung der Länge der aus dem Rotationswerkzeug und dem Werkzeughalter gebildeten Werkzeugeinheit auf den gewünschten Längenwert kann bei erwärmtem Hülsenabschnitt und damit axial beweglichem Rotationswerkzeug erfolgen. Dieses Vorgehen kann aber zu Einstellfehlern führen, da die axiale Wärmedehnung des Werkzeughalters kompensierend berücksichtigt werden muss. Einstellfehler dieser Art werden vermieden, wenn die Positionieranschlagfläche bei kaltem Werkzeughalter so eingestellt wird, dass die Werkzeugeinheit nach dem Einschrumpfen des Rotationswerkzeugs die gewünschte Länge hat. Es hat sich aber gezeigt, dass Messverfahren, die es erlauben, die gewünschte Länge der Werkzeugeinheit bei noch kaltem Werkzeughalter voreinzustellen, vergleichsweise aufwendig zu handhaben sind und einen vergleichsweise hohen Aufwand an Messapparaturen bedingen.The Setting the length the tool unit formed from the rotary tool and the tool holder to the desired one Longitude value can when heated sleeve section and thus axially movable rotary tool. This procedure but can lead to setting errors, because the axial thermal expansion of the tool holder must be taken into account to compensate. setting error This type can be avoided if the positioning stop surface at cold tool holder is set so that the tool unit has the desired length after shrink-fitting the rotary tool. However, it has been shown that measuring methods that allow the desired length of Presetting the tool unit when the tool holder is still cold, are comparatively complex to handle and a comparatively high one Require expenditure on measuring equipment.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung anzugeben, die einfach zu bedienen ist und es mit einfachen Mitteln erlaubt, ein Rotationswerkzeug in einer gewünschten Position relativ zu einem Werkzeughalter in diesen einzuschrumpfen, ohne dass es zu Einstellfehlern aufgrund axialer Wärmedehnung des Werkzeughalters kommt.It the object of the invention to provide a device that is simple is to use and it allows with simple means, a rotary tool in a desired one Shrink position relative to a tool holder, without setting errors due to axial thermal expansion of the Tool holder comes.

Bei der Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung zum Einspannen eines Rotationswerkzeugs in einen Werkzeughalter, welcher einen Schaft des Rotationswerkzeugs im Presssitz in einer zur Rotationsachse zentrischen Aufnahmeöffnung eines Hülsenabschnitts hält und bei Erwärmung des Hülsenabschnitts freigibt, wobei der Werkzeughalter einen zur Rotationsachse gleichachsigen Kupplungsabschnitt mit einem axialen, bis in die Aufnahmeöffnung reichenden Durchgangskanal aufweist. Die Vorrichtung umfasst hierbei

– eine mit dem Kupplungsabschnitt des Werkzeughalters zur Rotationsachse zentrische und in einer vorbestimmten axialen Position zu kuppelnde Halteraufnahme,
– eine Heizeinrichtung zum Erwärmen des Hülsenabschnitts des mit der Halteraufnahme gekuppelten Werkzeughalters,
– eine Werkzeugpositioniervorrichtung mit einer in Richtung der Rotationsachse bewegbaren und auf eine wählbare Position relativ zu der Halteraufnahme einstellbaren Werkzeug-Anschlagfläche für ein Stirnende des Rotationswerkzeugs und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugpositioniervorrichtung einen zentrischen, in die Durchgangsöffnung des mit der Halteraufnahme gekuppelten Werkzeughalters hineinreichenden, in Richtung der Rotationsachse beweglichen Anschlagdorn aufweist, der an seinem in dem Werkzeughalter gelegenen Ende die Werkzeug-Anschlagfläche für das Stirnende des Schafts des Rotationswerkzeugs bildet und dass dem Anschlagdorn Maßstabmittel zugeordnet sind, mittels welcher die Werkzeug-Anschlagfläche des Anschlagdorns auf einen vorgegebenen axialen Abstand von einer axialen Bezugsposition des mit der Halteraufnahme gekuppelten Werkzeughalters einstellbar ist.

In achieving this object, the invention is based on a device for clamping a rotary tool in a tool holder, which holds a shaft of the rotary tool in a press fit in a receiving opening of a sleeve section which is central to the axis of rotation and releases it when the sleeve section is heated, the tool holder releasing one which is coaxial with the axis of rotation Coupling section having an axial through channel extending into the receiving opening. The device comprises

A holder receptacle centered with the coupling section of the tool holder with respect to the axis of rotation and to be coupled in a predetermined axial position,
A heating device for heating the sleeve section of the tool holder coupled to the holder receptacle,
A tool positioning device with a tool stop surface for a front end of the rotary tool that can be moved in the direction of the axis of rotation and can be adjusted to a selectable position relative to the holder receptacle, and is characterized in that the tool positioning device has a central tool holder that extends into the through opening of the tool holder coupled to the holder receptacle, has in the direction of the axis of rotation stop mandrel, which forms the tool stop surface for the front end of the shaft of the rotary tool at its end located in the tool holder and that the stop mandrel are assigned by means of which the tool stop surface che of the stop mandrel is adjustable to a predetermined axial distance from an axial reference position of the tool holder coupled to the holder holder.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die Bezugsposition des mit der Halteraufnahme gekuppelten Werkzeughalters von dem für den Schrumpfvorgang zu erwärmenden Hülsenabschnitt thermisch hinreichend isoliert ist und sich damit in ihrer Axialposition relativ zur Halteraufnahme nicht verändert. Da der Anschlagdorn relativ zur Halteraufnahme fixiert ist, lässt sich die Werkzeuganschlagfläche unabhängig von der Wärmedehnung des Hülsenabschnitts positionieren, so dass Wärmedehnungsfehler vermieden werden. Da die axiale Länge des Rotationswerkzeugs in aller Regel bekannt ist oder problemlos gemessen werden kann, lässt sich eine gewünschte Gesamtlänge der aus dem Werkzeughalter und dem darin eingeschrumpften Rotationswerkzeug bestehenden Werkzeugeinheit mit hinreichender Genauigkeit voreinstellen, wenn der Anschlagdorn so eingestellt wird, dass seine Werkzeuganschlagfläche um die Differenz der beiden genannten Längen über die Bezugsposition des Werkzeughalters vorsteht. Da die Maßstabmittel dem Anschlagdorn unmittelbar zugeordnet sind, lässt sich die für die gewünschte Gesamtlänge der Werkzeugeinheit erforderliche Position des Anschlagdorns direkt anhand dieser Maßstabmittel einstellen bevor mit der Erwärmung des Hülsenabschnitts und dem Einschrumpfvorgang begonnen wird. Dies erleichtert die Handhabung, insbesondere da die Länge des Rotationswerkzeugs in einem gesonderten Messschritt ermittelt werden kann und das Rotationswerkzeug bei der Positionierung des Anschlagdorns körperlich nicht benötigt wird.The Invention starts with deliberation that the reference position of the coupled with the holder holder Tool holder of that for to heat the shrinking process Sleeve section thermal is sufficiently isolated and thus relative in its axial position not changed for holder holder. Since the stop mandrel is fixed relative to the holder holder, the tool stop surface independently from thermal expansion of the sleeve section position so that thermal expansion error be avoided. Because the axial length of the rotary tool is generally known or can be easily measured, can be one desired overall length the one from the tool holder and the rotary tool shrunk into it Preset existing tool unit with sufficient accuracy, if the stop mandrel is adjusted so that its tool stop surface around the Difference between the two lengths mentioned above Reference position of the tool holder protrudes. Because the scale means are assigned directly to the stop mandrel, the for the desired total length of Tool unit required position of the stop mandrel directly this scale means adjust before warming up of the sleeve section and the shrinking process is started. This makes handling easier, especially since the length of the rotary tool is determined in a separate measuring step can be and the rotary tool when positioning the Stroke not physically needed becomes.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Anschlagdorn an einer Führung relativ zu der Halteraufnahme verschiebbar geführt ist und die Maßstabmittel eine Maßstabskala zum Abmessen der Verschiebungsstrecke des Anschlagdorns umfassen. Die Position des Anschlagdorns relativ zur Halteraufnahme und damit auch relativ zur Bezugsposition des mit der Halteraufnahme gekuppelten Werkzeughalters lässt sich auf diese Weise einfach messen oder/und einstellen. Die Maßstabskala kann Bestandteil einer mechanischen Wegmessanordnung wie zum Beispiel einer herkömmlichen Mikrometermessschraube sein, an deren Skala sowohl die Position als auch die Verschiebestrecke des mit der Mikrometermessschraube verbundenen Anschlagdorns exakt abgelesen und eingestellt werden kann. In einer Variante kann vorgesehen sein, dass die Maßstab skala Bestandteil einer elektrischen Wegmessanordnung ist, so dass die Position oder/und die Verschiebestrecke auf einem Display der Wegmessanordnung angezeigt werden kann.In A preferred embodiment provides that the stop mandrel relative to a tour is slidably guided to the holder receptacle and the scale means a scale to measure the displacement distance of the stop mandrel. The position of the stop mandrel relative to the holder holder and thus also relative to the reference position of the coupled to the holder receptacle Tool holder leaves simply measure and / or adjust in this way. The scale can be part of a mechanical position measuring arrangement such as a conventional micrometer micrometer be on the scale of both the position and the displacement distance of the stop mandrel connected to the micrometer micrometer can be read and adjusted. A variant can be provided be that the scale scale Is part of an electrical displacement measuring arrangement, so that the Position or / and the displacement distance on a display of the displacement measuring arrangement can be displayed.

Der Anschlagdorn kann von Hand gegebenenfalls über ein Getriebe verschoben werden. Insbesondere bei Verwendung einer elektrischen Wegmessanordnung umfasst die Werkzeugpositioniervorrichtung jedoch bevorzugt einen elektrischen, auf die Wegmessanordnung ansprechenden Positionierantrieb für den Anschlagdorn.The Stop mandrel can be moved by hand if necessary via a gear become. Especially when using an electrical displacement measuring arrangement however, the tool positioning device preferably includes one electrical positioning drive which responds to the position measuring arrangement for the Stop mandrel.

Die vorstehend erläuterten Ausgestaltungen nutzen eine optisch, elektrisch oder magnetisch lesbare Maßstabskala für die Positionsbestimmung des Anschlagdorns. Auf eine solche Skala kann verzichtet werden, wenn die Werkzeugpositioniervorrichtung einen Schrittmotor-Positionierantrieb für die Verschiebebewegung des Anschlagdorns nutzt, wobei dann die Maßstabmittel zum Abmessen der Verschiebestrecke des Anschlagdorns einen die Schritte des Schrittmotor-Positionierantriebs zählenden Zähler aufweisen. Hierbei wird ausgenutzt, dass elektrische, durch Impulse fortschaltbare Schrittmotoren in einer Folge von Drehschritten konstanter Winkelbreite rotieren, so dass die Zahl der den Schrittmotor fortschaltenden Impulse zugleich ein Maß für den von dem Schrittmotor zurückgelegten Drehweg ist.The explained above Refinements use an optical, electrical or magnetic readable scale for the Position determination of the stop mandrel. Can on such a scale be dispensed with if the tool positioning device has a Stepper motor positioning drive for the displacement movement of the Use stop pin, then the scale means for measuring the Displacement distance of the stop mandrel the steps of the stepper motor positioning drive counting counter exhibit. This exploits the fact that electrical, through impulses indexable stepper motors in a sequence of turning steps more constant Rotate the angular width so that the number of stepping motors Impulse is also a measure of that Stepper motor Rotation is.

Um die Positionseinstellung des Anschlagdorns zu erleichtern ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass die auf die axiale Bezugsposition des mit der Halteraufnahme gekuppelten Werkzeughalters eingestellten Maßstabmittel auf den Maßstabwert "Null" setzbar sind. Zweckmäßigerweise wird für diese "Nullung" ein "Eichmeister", das heisst dem Kupplungsabschnitt des Werkzeughalters entsprechendes Bauteil benutzt, welches in der Bezugsposition eine axiale Anschlagfläche für den Anschlagdorn bildet.Around It is expedient to facilitate the position adjustment of the stop mandrel provided that on the axial reference position of the holder holder coupled tool holder set scale means can be set to the scale value "zero". Conveniently, is for this "zeroing" a "calibration master", that is to say Coupling section of the tool holder used corresponding component, which in the reference position has an axial stop surface for the stop mandrel forms.

Die Position, auf die die Werkzeuganschlagfläche des Anschlagdorns relativ zur Bezugsposition des Werkzeughalters eingestellt werden soll, lässt sich aus der gewünschten Gesamtlänge der aus Rotationswerkzeug und Werkzeughalter bestehenden Werkzeugeinheit abzüglich der axialen Länge des Rotationswerkzeugs durch simples Subtrahieren bilden. Die Handhabung der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich beträchtlich vereinfachen, wenn die Werkzeugpositioniervorrichtung einen den Anschlagdorn für dessen Verstellbewegung antreibenden Positionierantrieb umfasst und dem Positionierantrieb eine Dateneingabeeinrichtung zugeordnet ist, an der Werte für die axiale Länge des Rotationswerkzeugs und die gewünschte Gesamtlänge der Werkzeugeinheit eingehbar sind. Die Differenzbildung der gewünschten Gesamtlänge abzüglich der Länge des Rotationswerkzeugs erfolgt dann zweckmäßigerweise automatisiert.The Position relative to the tool stop surface of the stop mandrel should be set to the reference position of the tool holder, let yourself from the desired one overall length the tool unit consisting of rotary tool and tool holder less the axial length of the rotary tool by simply subtracting it. The handling the device according to the invention let yourself considerably simplify when the tool positioning device one Stop mandrel for whose adjustment movement drives positioning drive and a data input device is assigned to the positioning drive is at the values for the axial length of the rotary tool and the desired total length of the Tool unit are accessible. The difference formation of the desired overall length less the length the rotary tool is then expediently automated.

Bevorzugt ist die vorstehend erläuterte Werkzeugpositioniereinrichtung zusammen mit einer induktiven Heizeinrichtung zu einer Baueinheit vereinigt. Zu einer Modulbauweise gelangt man, wenn diese Baueinheit um eine als weitere Baueinheit ausgebildete Kühlstation für die mittels der Heizeinrichtung erwärmten Werkzeughalter erweiterbar ist. Zweckmäßigerweise ist hierbei die Halteraufnahme zwischen den beiden Baueinheiten bewegbar geführt, so dass der abzukühlende Werkzeughalter zusammen mit seiner Halteraufnahme zwischen dem die Heizeinrichtung umfassenden Modul und dem Kühlstationsmodul beispielsweise auf einer Linearführung verschiebbar ist. In der Praxis können mehrere der Halteraufnahmen gleicher oder aber auch unterschiedlicher Größe auf einem Drehteller angeordnet sein, um bei kontinuierlichem Betrieb den Arbeitsablauf zu beschleunigen. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist dann der mehrere Halteraufnahmen vereinigende Drehteller mittels der Linearführung zwischen den Modulen verschiebbar.The tool positioning device explained above is preferably combined together with an inductive heating device to form a structural unit. A modular design can be achieved if the se unit can be expanded by a cooling station designed as a further unit for the tool holder heated by means of the heating device. The holder receptacle is expediently guided movably between the two structural units, so that the tool holder to be cooled, together with its holder receptacle, can be moved, for example, on a linear guide between the module comprising the heating device and the cooling station module. In practice, several of the holder receptacles of the same or different sizes can be arranged on a turntable in order to accelerate the workflow during continuous operation. In a preferred embodiment, the turntable combining several holder receptacles can then be displaced between the modules by means of the linear guide.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Hierbei zeigt:in the The following are exemplary embodiments of the Invention explained with reference to a drawing. Here shows:

1 eine teilweise geschnittene, schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Einspannen eines Rotationswerkzeugs in einem Werkzeughalter unter Voreinstellung der Länge der so gebildeten Werkzeugeinheit; 1 a partially sectioned, schematic representation of a device for clamping a rotary tool in a tool holder with presetting of the length of the tool unit thus formed;

2 eine teilweise aufgebrochene, perspektifische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung und 2 a partially broken, perspective view of an embodiment of the device and

3 eine perspektifische Darstellung einer Variante der Vorrichtung aus 2. 3 a perspective view of a variant of the device 2 ,

Die in 1 schematisch dargestellte Werkzeugspann-Vorrichtung erlaubt das Voreinstellen der Länge einer Werkzeugeinheit 1, die aus einem Rotationswerkzeug 3, zum Beispiel einem Bohrer oder Fräser und einem Werkzeughalter 5 besteht. Das Rotationswerkzeug 3 sitzt mit seinem Schaft 7 im Presssitz in einer zur Rotationsachse 9 zentrischen Aufnahmeöffnung 11 eines Hülsenabschnitts 13 des Werkzeughalters 5. Um den Werkzeughalter 5 mit der rotierend angetriebenen Spindel einer nicht näher dargestellten Arbeitsmaschine kuppeln zu können, trägt er in an sich bekannter Weise dem Hülsenabschnitt 13 abgewandt einen Kupplungsabschnitt 15, beispielsweise in Form eines genormten Steilkegels oder einer genormten HSK-Kupplung.In the 1 The schematically illustrated tool clamping device allows the length of a tool unit to be preset 1 made from a rotary tool 3 , for example a drill or milling cutter and a tool holder 5 consists. The rotary tool 3 sits with his shaft 7 in a press fit in one to the axis of rotation 9 central receiving opening 11 a sleeve section 13 of the tool holder 5 , Around the tool holder 5 To be able to couple with the rotatingly driven spindle of a machine, not shown, he carries the sleeve section in a manner known per se 13 facing away from a coupling section 15 , for example in the form of a standardized steep taper or a standardized HSK coupling.

Um das Rotationswerkzeug 3 in den Hülsenabschnitt 13 einzuspannen oder aus dem Hülsenabschnitt 13 auszuspannen, wird der Hülsenabschnitt erwärmt und dadurch auf einen den Schaft 7 des Rotationswerkzeugs 3 freigebenden Innendurchmesser gedehnt. Zur Erwärmung ist eine Induktions-Heizeinrichtung vorgesehen, wie sie beispielsweise in WO 01/89 758 A1 beschrieben ist. Die Induktions-Heizeinrichtung umfasst eine insbesondere mit hochfrequentem Wechselstrom gespeiste Induktionsspule 17, die in dem metallischen Hülsenabschnitt 13 Wirbelströme induziert, durch die der Hülsenabschnitt 13 auf Temperaturen von mehreren 100°C erwärmt und damit gedehnt wird.To the rotary tool 3 in the sleeve section 13 to clamp or from the sleeve section 13 to relax, the sleeve section is heated and thereby onto the shaft 7 of the rotary tool 3 expanding inner diameter stretched. An induction heating device is provided for heating, as described for example in WO 01/89 758 A1. The induction heating device comprises an induction coil fed in particular with high-frequency alternating current 17 that are in the metallic sleeve section 13 Eddy currents induced by the sleeve section 13 heated to temperatures of several 100 ° C and thus stretched.

Für den späteren Einsatz in der Arbeitsmaschine soll die Werkzeugeinheit 1 in Richtung der Rotationsachse eine vorbestimmte Gesamtlänge L zwischen einem Werkzeughalter fernen, freien Ende 19 des Rotationswerkzeugs 3 und einer durch eine definierte Bezugsposition 21, beispielsweise einem vorbestimmten Durchmesser des konischen Kupplungsabschnitts 15 oder einer vorbestimmten Anlagefläche des Kupplungsabschnitts 15, haben, um in Kenntnis dieser vorbestimmten Länge L den Abstand des freien Endes 19 des Rotationswerkzeugs 13 zur Spindel der Arbeitsmaschine reproduzierbar vorgeben zu können. Die Gesamtlänge L wird hierbei in Kenntnis der zwischen dem Stirnende 19 und dem schaftseitigen Stirnende 23 gemessenen Länge L1 des Rotationswerkzeugs 3 durch einen Anschlagdorn 25 festgelegt, der durch einen den Kupplungsabschnitt 15 durchdringenden Durchgangskanal 27 bis in die Aufnahmeöffnung 11 des Hülsenabschnitts 13 hineinragt und dort mit einer an seinem Ende ausgebildeten, dem Stirnende 23 zugeordneten Anschlagfläche 29 die Einstecktiefe des Rotationswerkzeugs 3 während des Einspannvorgangs begrenzt.The tool unit is intended for later use in the machine 1 in the direction of the axis of rotation a predetermined total length L between a free end of a tool holder 19 of the rotary tool 3 and one through a defined reference position 21 , for example a predetermined diameter of the conical coupling section 15 or a predetermined contact surface of the coupling section 15 , have the distance of the free end in knowledge of this predetermined length L. 19 of the rotary tool 13 to be able to specify the spindle of the machine in a reproducible manner. The total length L is in the knowledge that between the front end 19 and the shaft end 23 measured length L1 of the rotary tool 3 through a stop pin 25 set by a the coupling section 15 penetrating through channel 27 to the receiving opening 11 of the sleeve section 13 protrudes and there with one at the end, the forehead 23 assigned stop surface 29 the insertion depth of the rotary tool 3 limited during the clamping process.

Während des Einspannvorgangs ist der Werkzeughalter 5 über seinen Kupplungsabschnitt 15 mit einer Halteraufnahme 31 gekuppelt, die die Bezugsposition 21 des Werkzeughalters 5 in axialer Richtung definiert und reproduzierbar festlegt. Der an einer Führung 33 in Richtung der Rotationsachse 9 zentrisch verschiebbar geführte Anschlagdorn 25 kann mit Hilfe einer den Verschiebeweg des Anschlagdorns 25 abmessenden bzw. dessen Position definierenden Maßstabskala 35 in Kenntnis der Länge L1 so positioniert werden, dass sich beim Einschrumpfen des Rotationswerkzeugs 3 die Gesamtlänge L ergibt. Hierzu wird der Anschlagdorn 25 ausgehend von einem die Bezugsposition 21 repräsentierenden Anfangswert der Skala 35 um eine Wegstrecke L2 verschoben, die der Differenz L – L1 entspricht. Die Anschlagfläche 29 befindet sich dann in einer Position, in der sie beim Einschrumpfen die Einstecktiefe des Rotationswerkzeugs 3 entsprechend der Gesamtlänge L der Werkzeugeinheit 1 begrenzt. Zur Ermittlung des Skalenwerts der Bezugsposition 21 kann ein "Eichmeister" benutzt werden, bei dem es sich um eine Eichlehre mit einer dem Kupplungsabschnitt 15 entsprechenden Kupplungsabschnitt und einer Anschlagfläche für den Anschlagdorn 25 in der axialen Position der Bezugsposition 21 handelt. In Kenntnis des der Bezugsposition 21 zugeordneten Skalenwerts und des auf die Bezugsposition 21 bezogenen Positionswert L2 kann anhand der Maßstabskala 35 der Anschlagdorn in die zur gewünschten Gesamtlänge L führende Stellung verschoben und dort arretiert werden. Es versteht sich, dass die Maßstab-skala 35 im Einzelfall mit Hilfe des Eichmeisters auf "Null" gesetzt werden kann, so dass die Skala unmittelbar eine Einstellung der Länge L2 ermöglicht.The tool holder is during the clamping process 5 over its coupling section 15 with a holder holder 31 coupled that the reference position 21 of the tool holder 5 defined in the axial direction and defined reproducibly. The one on a tour 33 in the direction of the axis of rotation 9 Centrally displaceable stop mandrel 25 can with the help of a displacement of the stop mandrel 25 measuring scale or defining its position 35 with knowledge of the length L1 so that when shrinking the rotary tool 3 the total length L results. For this, the stop mandrel 25 starting from one the reference position 21 representative initial value of the scale 35 shifted by a distance L2 which corresponds to the difference L - L1. The stop surface 29 is then in a position in which, when shrinking, the insertion depth of the rotary tool 3 corresponding to the total length L of the tool unit 1 limited. To determine the scale value of the reference position 21 a "calibration master" can be used, which is a calibration gauge with a coupling section 15 corresponding coupling section and a stop surface for the stop mandrel 25 in the axial position of the reference position 21 is. Aware of the reference position 21 assigned scale value and the reference position 21 be drawn position value L2 can be based on the scale 35 the stop mandrel is moved into the position leading to the desired total length L and locked there. It is understood that the scale scale 35 can be set to "zero" in individual cases with the help of the calibration supervisor, so that the scale enables the length L2 to be set immediately.

Die Induktionsspule 17 ist in Richtung der Rotationsachse 9 an einer Führung 37 verschiebbar geführt. 1 zeigt die Induktionsspule 17 in einer Position, in der der Werkzeughalter 5 in die Halteraufnahme 31 eingesetzt oder aus ihr entnommen werden kann. Für das Einspannen des Rotationswerkzeugs 3 wird die Induktionsspule 17 bis in eine Stellung abgesenkt, in der sie den Bereich der Aufnahmeöffnung 11 des Hülsenabschnitts 5 konzentrisch umschließt. Die Aufnahmeöffnung 11 ist hierbei von oben zugänglich, so dass das Rotationswerkzeug 3 bei erwärmtem Hülsenabschnitt 5 von oben her bis zum Anschlag an der Anschlagfläche 29 des wie vorstehend erläutert voreingestellten Anschlagdorns 25 eingesteckt werden kann. Das Einführen des Rotationswerkzeugs kann auch durch Schwerkraft erfolgen.The induction coil 17 is in the direction of the axis of rotation 9 on a tour 37 slidably guided. 1 shows the induction coil 17 in a position where the tool holder 5 in the holder holder 31 can be used or removed from it. For clamping the rotary tool 3 becomes the induction coil 17 lowered into a position in which it covers the area of the receiving opening 11 of the sleeve section 5 concentrically encloses. The receiving opening 11 is accessible from above, so that the rotary tool 3 with the sleeve section heated 5 from above to the stop on the stop surface 29 of the preset stop mandrel as explained above 25 can be inserted. The rotary tool can also be inserted by gravity.

Bei der Maßstabskala 35 kann es sich um eine optische Skala handeln, wie sie beispielsweise bei mechanischen Mikrometer-Messgeräten bekannt sind. Geeignet sind aber auch elektrische Wegmesseinrichtungen mit optisch oder magnetisch codierten Skalen, die die Skala mittels eines Sensors 39 vorzugsweise berührungslos abtasten und den Verschiebeweg auf einem Display 41 anzeigen. Wegmesseinrichtungen dieser Art sind bekannt und sollen nicht näher erläutert werden. Sie sind jedoch im vorliegenden Fall bevorzugt, da sie problemlos das Nullen des Anschlagdorns 25 auf die Bezugsposition 21 ermöglichen und darüber hinaus Rechenmittel umfassen können, die bei Eingabe der Längen L und L1 mittels einer Eingabeeinrichtung 43, beispielsweise einer Tastatur unmittelbar den einzustellenden Wert L2 errechnen und anzeigen können. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Wegmesseinrichtung mittels eines zusätzlichen Antriebsmotors 45 zu einem Positionierantrieb für die Verschiebebewegung des Anschlagdorns 25 ergänzt werden, mit dessen Hilfe nach der Eingabe der Werte L und L1 den Anschlagdorn 25 selbsttätig in die zur gewünschten Gesamtlänge L führende Position L2 stellt.On the scale 35 it can be an optical scale, as is known, for example, from mechanical micrometer measuring devices. However, electrical displacement measuring devices with optically or magnetically coded scales are also suitable, which the scale uses a sensor 39 preferably touch-free and the displacement on a display 41 Show. Displacement measuring devices of this type are known and are not to be explained in more detail. However, they are preferred in the present case because they easily zero the stop mandrel 25 to the reference position 21 enable and can also include computing means that when entering the lengths L and L1 by means of an input device 43 , for example, a keyboard can directly calculate and display the value to be set L2. In a preferred embodiment, the distance measuring device can be operated by means of an additional drive motor 45 to a positioning drive for the displacement movement of the stop mandrel 25 can be supplemented with the aid of the stop mandrel after entering the values L and L1 25 automatically in the position L2 leading to the desired total length L.

Die Maßstabskala 35 kann entfallen, wenn der Positionierantrieb 45 seinerseits um definierte Strecken bewegt werden kann, wie dies beispielsweise bei einem elektrischen Schrittmotor der Fall ist, der aufgrund seiner Konstruktion jeweils um definierte Drehwinkel für jeden ihm zugeführten Treiberimpuls fortgeschaltet wird. Durch Abzählen der Treiberimpulse lässt sich bei einem solchen Positionierantrieb die zurückgelegte Wegstrecke ermitteln. Der nicht näher dargestellte Zähler kann für die Bezugsposition 21 auf Null gesetzt werden, so dass der Zählerinhalt unmittelbar den Wert L2 repräsentiert.The scale 35 can be omitted if the positioning drive 45 in turn can be moved by defined distances, as is the case, for example, in the case of an electrical stepper motor which, due to its design, is advanced by a defined angle of rotation for each driver pulse supplied to it. With such a positioning drive, the distance traveled can be determined by counting the driver pulses. The counter, not shown, can be used for the reference position 21 be set to zero so that the counter content immediately represents the value L2.

2 zeigt Einzelheiten des anhand von 1 schematisch erläuterten Voreinstell- und Schrumpfgeräts, hier mit einer adapterähnlichen, auswechselbaren Halteraufnahme 31 für einen Werkzeughalter 5 mit einem Kupplungsabschnitt 15 in Form einer HSK-Normkupplung. Der nicht näher dargestellte Positionierantrieb für den Anschlagdorn 25 ist zusammen mit dem die Induktionsspule 17 speisenden Hochfrequenzgenerator zu einem eine Baueinheit bildenden Modul 47 zusammengefasst. Das Verbindungskabel der längs der Führung 37 verschiebbaren Induktionsspule 17 ist bei 49 erkennbar. Der Modul 47 trägt auch das Display 41 und die Bedienorgane 43. 2 shows details of using 1 schematically explained presetting and shrinking device, here with an adapter-like, interchangeable holder holder 31 for a tool holder 5 with a coupling section 15 in the form of an HSK standard coupling. The positioning drive, not shown, for the stop mandrel 25 is together with that the induction coil 17 feeding high-frequency generator to a module forming a structural unit 47 summarized. The connecting cable along the guide 37 slidable induction coil 17 is at 49 recognizable. The module 47 also carries the display 41 and the controls 43 ,

Mit dem Modul 47 ist ein Längenmessmodul 51 verbunden, mit dessen Hilfe die Länge L1 eines einzuspannenden Rotationswerkzeugs 3' vor dem Einspannen gemessen werden kann. Der Längenmessmodul 51 hat hierzu ein an einer Führung 53 verschiebbar geführtes Messglied 55. Wenngleich der gemessene Längenwert L1 auf dem Display 41 angezeigt werden kann, so ist doch bevorzugt vorgesehen, dass die Längeninformation unmittelbar zur Steuerung des Positionierantriebs ausgenutzt wird.With the module 47 is a length measuring module 51 connected, with the help of the length L1 of a rotary tool to be clamped 3 ' can be measured before clamping. The length measuring module 51 has one on a tour 53 slidably guided measuring element 55 , Although the measured length value L1 on the display 41 can be displayed, it is preferably provided that the length information is used directly to control the positioning drive.

3 zeigt das anhand von 2 erläuterte modulate Gerät um einen Kühlmodul 57 ergänzt. Der Kühlmodul umfasst mehrere jeweils an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossene Kühlmanschetten 59 unterschiedlicher, den diversen Werkzeughaltern angepassten Durchmesser. Die Kühlmanschetten können, wie dies in WO 01/89 758 A1 im Einzelnen erläutert ist nach dem Ein- oder Ausspannen des Rotationswerkzeugs auf den Hülsenabschnitt des Werkzeughalters aufgesetzt werden, um den Werkzeughalter rasch auf Raumtemperatur abzukühlen. 3 shows that with the help of 2 explained modular device around a cooling module 57 added. The cooling module comprises several cooling sleeves, each of which is connected to a coolant circuit 59 different diameters adapted to the various tool holders. As explained in detail in WO 01/89 758 A1, the cooling sleeves can be placed on the sleeve section of the tool holder after the rotary tool has been clamped or unclamped in order to cool the tool holder rapidly to room temperature.

Wie gleichfalls in WO 01/89 758 A1 beschrieben, sind mehrere der Halteraufnahmen 31 auf einem Drehteller 61 um dessen Drehachse 63 herum angeordnet. Auf diese Weise können unterschiedliche Halteraufnahmen 31 aber auch mehrere gleiche Halteraufnahmen zur Beschleunigung des Arbeitsablaufs bereitgestellt werden. Der Drehteller 61 ist auf einem an Längsführungen 65 linear verschiebbaren Schlitten 67 angeordnet und kann so zwischen dem Einspannmodul 47 und dem Kühlmodul 57 hin und her geschoben werden. Der Einspannmodul 47 hat einen einzigen, gleichachsig zur Induktionsspule 17 ausgerichteten Anschlagdorn 25, über dem die Halteraufnahmen 31 des Drehtellers 61 der Reihe nach positioniert werden können.As also described in WO 01/89 758 A1, several of the holder receptacles are 31 on a turntable 61 about its axis of rotation 63 arranged around. In this way, different holder recordings 31 but also several identical holder holders are provided to accelerate the workflow. The turntable 61 is on one of longitudinal guides 65 linear sliding carriage 67 arranged and can thus between the clamping module 47 and the cooling module 57 be pushed back and forth. The clamping module 47 has one, coaxial to the induction coil 17 aligned mandrel 25 over which the holder mounts 31 of the turntable 61 can be positioned in order.

Claims

Device for clamping a rotary tool ( 3 ), in particular a drilling or milling tool in a tool holder ( 5 ) which has a shaft ( 7 ) of the rotary tool ( 3 ) in a press fit in one to the axis of rotation ( 9 ) central receiving opening ( 11 ) of a sleeve section ( 13 ) holds and when the sleeve section is heated ( 13 ) releases, the tool holder ( 5 ) one to the axis of rotation ( 9 ) coaxial coupling section ( 15 ) with an axial, up to the receiving opening ( 11 through channel ( 27 ) comprising - one with the coupling section ( 15 ) of the tool holder ( 5 ) to the axis of rotation ( 9 ) holder holder to be coupled centrally and in a predetermined axial position ( 31 ), - a heating device ( 17 ) for heating the sleeve section ( 13 ) with the holder holder ( 31 ) coupled tool holder ( 5 ), - a tool positioning device with a in the direction of the axis of rotation ( 9 ) movable and to a selectable position relative to the holder receptacle ( 31 ) adjustable tool stop surface ( 29 ) for a forehead ( 23 ) of the rotary tool ( 3 ), characterized in that the tool positioning device has a central, in the through opening ( 27 ) with the holder holder ( 31 ) coupled tool holder in the direction of the axis of rotation ( 9 ) movable stop mandrel ( 25 ), which on its in the tool holder ( 5 ) the end of the tool stop surface ( 29 ) for the forehead ( 23 ) of the shaft ( 7 ) of the rotary tool ( 3 ) forms and that the stop mandrel ( 25 ) Scale means ( 35 ) are assigned, by means of which the tool stop surface ( 29 ) of the stop mandrel ( 25 ) to a predetermined axial distance (L2) from an axial reference position ( 21 ) with the holder holder ( 31 ) coupled tool holder ( 5 ) is adjustable.

Device according to claim 1, characterized in that the stop mandrel ( 25 ) on a guided tour ( 33 ) relative to the holder holder ( 31 ) is slidably guided and the scale means a scale scale ( 35 ) for measuring the displacement distance of the stop mandrel ( 25 ) include.

Device according to claim 2, characterized in that the scale scale ( 35 ) Is part of a mechanical position measuring arrangement.

Device according to claim 2, characterized in that the scale scale ( 35 ) Part of an electrical position measuring arrangement ( 39 ) is.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the tool positioning device has an electrical positioning drive which responds to the displacement measuring arrangement ( 45 ) for the stop mandrel ( 25 ) include.

Device according to claim 1, characterized in that the tool positioning device has a stepper motor positioning drive for the Movement movement of the stop mandrel includes and that the scale means to measure the displacement distance of the stop mandrel one of the steps of the stepper motor positioning drive counting counter.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the scale means ( 35 ) at the axial reference position ( 21 ) with the holder holder ( 31 ) coupled tool holder ( 5 ) can be set to the scale value "zero".

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the tool positioning device a the stop mandrel ( 25 ) for its positioning drive ( 45 ) and that the positioning drive ( 45 ) a data entry device ( 43 ) is assigned to which values for the axial length (L1) of the rotary tool ( 3 ) and a desired total length (L) of the rotary tool clamped in the tool holder ( 3 ) measured between the free forehead ( 19 ) of the rotary tool ( 3 ) and the axial reference position ( 21 ) of the tool holder ( 5 ) can be entered.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the tool positioning device the positioning drive ( 45 ) for an adjustment movement corresponding to the difference in the desired total length (L) minus the length (L1) of the rotary tool ( 3 ) controls.

Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that a length measuring device ( 51 ) to determine the axial length ( 21 ) of the rotary tool ( 3 ) is provided.

Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the heating device as an inductive heating device ( 17 ) and with the tool positioning device to form a structural unit ( 47 ) is united.

Device according to claim 11, characterized in that the structural unit ( 47 ) by as a further structural unit ( 57 ) trained cooling station for by means of the heating device ( 17 ) heated tool holder ( 5 ) is expandable and that the holder holder ( 31 ) between the two units ( 47 . 57 ) is movably guided.

Device according to claim 12, characterized in that the holder receptacle ( 31 ) on egg ner linear guide ( 65 . 67 ) between the two units ( 47 . 57 ) is movable.

Device according to claim 13, characterized in that several holder receptacles ( 31 ) on a turntable ( 61 ) are united and the turntable ( 61 ) using the linear guide ( 65 . 67 ) between the units ( 47 . 57 ) is movable.