DE10317576B4

DE10317576B4 - Device for clamping a rotary tool in a tool holder

Info

Publication number: DE10317576B4
Application number: DE10317576.8A
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: 2017-03-09
Anticipated expiration: 2023-04-17
Also published as: DE10317576A1; WO2004091854A1

Abstract

Vorrichtung zum Einspannen eines Rotationswerkzeugs (3), insbesondere eines Bohr- oder Fräswerkzeugs, in einen Werkzeughalter (5), welcher einen Schaft (7) des Rotationswerkzeugs (3) im Presssitz in einer zur Rotationsachse (9) zentrischen Aufnahmeöffnung (11) eines Hülsenabschnitts (13) hält und bei Erwärmung des Hülsenabschnitts (13) freigibt, wobei der Werkzeughalter (5) einen zur Rotationsachse (9) gleichachsigen Kupplungsabschnitt (15) mit einem axialen, bis in die Aufnahmeöffnung (11) reichenden Durchgangskanal (27) aufweist, umfassend – eine mit dem Kupplungsabschnitt (15) des Werkzeughalters (5) zur Rotationsachse (9) zentrisch und in einer vorbestimmten axialen Position zu kuppelnde Halteraufnahme (31), – eine Heizeinrichtung (17) zum Erwärmen des Hülsenabschnitts (13) des mit der Halteraufnahme (31) gekuppelten Werkzeughalters (5), – eine Werkzeugpositioniervorrichtung mit einer in Richtung der Rotationsachse (9) bewegbaren und auf eine wählbare Position relativ zu der Halteraufnahme (31) einstellbaren Werkzeug-Anschlagfläche (29) für ein Stirnende (23) des Rotationswerkzeugs (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugpositioniervorrichtung einen zentrischen, in die Durchgangsöffnung (27) des mit der Halteraufnahme (31) gekuppelten Werkzeugshalters hineinreichenden, in Richtung der Rotationsachse (9) beweglichen Anschlagdorn (25) aufweist, der an seinem in dem Werkzeughalter (5) gelegenen Ende die Werkzeug-Anschlagfläche (29) für das Stirnende (23) des Schafts (7) des Rotationswerkzeugs (3) bildet, und dass dem Anschlagdorn (25) Maßstabmittel (35) zugeordnet sind, mittels welcher die Werkzeug-Anschlagfläche (29) des Anschlagdorns (25) auf einen vorgegebenen axialen Abstand (L2) von einer axialen Bezugsposition (21) des mit der Halteraufnahme (31) gekuppelten Werkzeughalters (5) einstellbar ist.Device for clamping a rotary tool (3), in particular a drilling or milling tool, in a tool holder (5) which press-fits a shaft (7) of the rotary tool (3) into a receiving opening (11) of a sleeve section that is central to the rotation axis (9) (13) holds and when heating the sleeve portion (13) releases, wherein the tool holder (5) has an axis of rotation (9) equiaxial coupling portion (15) with an axial, up into the receiving opening (11) reaching through passage (27) comprising A holder receptacle (31) to be coupled centrally with the coupling section (15) of the tool holder (5) to the rotation axis (9) and in a predetermined axial position, - a heating device (17) for heating the sleeve section (13) of the holder receptacle (9) 31) coupled tool holder (5), - a Werkzeugpositioniervorrichtung with a in the direction of the axis of rotation (9) movable and relat to a selectable position iv to the holder receptacle (31) adjustable tool stop surface (29) for a front end (23) of the rotary tool (3), characterized in that the Werkzeugpositioniervorrichtung a centric, in the through hole (27) of the holder with the holder (31) coupled tool holder extending in the direction of the axis of rotation (9) movable stop pin (25) which at its in the tool holder (5) located end of the tool stop surface (29) for the front end (23) of the shaft (7) of the rotary tool (3) and that the stop pin (25) scale means (35) are associated, by means of which the tool stop surface (29) of the stop pin (25) to a predetermined axial distance (L2) from an axial reference position (21) of the holder with the holder ( 31) coupled tool holder (5) is adjustable.

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 invention relates to a device for clamping a rotary tool, in particular a drilling or milling tool in a tool holder, which holds a shaft of the rotary tool in a press fit in a central axis of rotation to the receiving opening of a sleeve portion and releases upon heating of the sleeve portion.

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 rotation tools, such as. B. drill or cutter to hold in a central receiving opening of a tool holder exclusively in the press fit of the receiving opening forming sleeve portion of the tool holder. The sleeve portion of the tool holder can be heated by means of an inductive heating device, for example in the form of an induction coil fed with the sleeve section, so that the shaft of the rotary tool can be inserted into or withdrawn from the receiving opening widening thereby. The outer diameter of the shaft is slightly larger than the nominal inner diameter of the receiving opening, so that when cooled sleeve portion of the shaft holds 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 a HSK coupling, by means of which the tool holder is coupled to the spindle of the working machine coaxially with its axis of rotation. A reference stop surface or a reference position of the tool holder in this case allows reproducible measurement of the axial position of the rotary tool relative to the spindle or the 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 to arrange in the receiving opening of a "shrink-tool holder" of the type described above, an axially adjustable Positionieranschlagfläche, for example in the form of an axially projecting into the receiving opening, screwed into the tool holder screw, which limits the immersion depth of the tool shank adjustable during 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 adjustment of the length of the tool unit formed from the rotary tool and the tool holder to the desired length can be done with heated sleeve portion and thus axially movable rotary tool. However, this procedure can lead to adjustment errors, since the axial thermal expansion of the tool holder must be taken into account compensating. Setting errors of this kind are avoided if the positioning stop surface is adjusted with a cold tool holder so that the tool unit has the desired length after shrinking the rotary tool. However, it has been found that measuring methods which allow the desired length of the tool unit to be preset while the tool holder is still cold are comparatively complicated to handle and require a comparatively high expenditure of measuring apparatus.

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 is an object of the invention to provide a device which is easy to use and allows by simple means to shrink a rotary tool in a desired position relative to a tool holder in this, without causing adjustment errors due to axial thermal expansion of the tool holder.

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 the solution of this problem, 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 central axis to the receiving opening of a sleeve portion and releases when heating the sleeve portion, wherein the tool holder an axis of rotation axis coaxial Coupling portion having an axial, reaching into the receiving opening passageway. The device comprises here

A holder receptacle which is centric with the coupling portion of the tool holder to the axis of rotation and to be coupled in a predetermined axial position,
A heater for heating the sleeve portion of the tool holder coupled to the holder holder,
A tool positioning device having a tool stop face, which is movable in the direction of the rotation axis and adjustable to a selectable position relative to the holder receptacle, for a front end of the rotary tool and is characterized in that the tool positioning device has a centric, extending into the passage opening of the tool holder coupled to the holder receptacle, in the direction of the axis of rotation movable stop pin, which forms at its end located in the tool holder the tool stop surface for the front end of the shaft of the rotary tool and that the stop pin scale means are assigned by means of which the tool stop surface of the stop pin to a predetermined axial distance of an axial reference position of the coupled with the holder holder tool holder is adjustable.

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 is based on the consideration that the reference position of the tool holder coupled to the holder holder is thermally sufficiently insulated from the sleeve portion to be heated for the shrinking operation and thus does not change in its axial position relative to the holder holder. Since the stop pin is fixed relative to the holder holder, the tool stop surface can be positioned independently of the thermal expansion of the sleeve portion, so that thermal expansion errors are avoided. Since the axial length of the rotary tool is usually known or can be measured easily, a desired total length of existing from the tool holder and shrunken therein rotary tool unit can be preset with sufficient accuracy when the stop pin is adjusted so that its tool stop surface to the Difference of the two mentioned lengths protrudes beyond the reference position of the tool holder. Since the scale means are directly associated with the stop pin, the required for the desired total length of the tool unit position of the stop pin can be adjusted directly from this scale means before the heating of the sleeve portion and the Einschrumpfvorgang is started. This facilitates handling, in particular since the length of the rotary tool can be determined in a separate measuring step and the rotary tool is not physically required in the positioning of the stop pin.

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 Maßstabskala 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 it is provided that the stop pin is slidably guided on a guide relative to the holder holder and the scale means comprise a scale scale for measuring the displacement distance of the stop pin. The position of the stop pin relative to the holder receptacle and thus also relative to the reference position of the tool holder coupled to the holder holder can be easily measured and / or adjusted in this way. The scale scale may be part of a mechanical Wegmessanordnung such as a conventional micrometer gauge on the scale of both the position and the displacement distance of the micrometer gauge associated with the stop pin can be read and adjusted accurately. In a variant, it can be provided that the scale scale is part of an electrical displacement measuring arrangement, so that the position and / or the displacement distance can be displayed on a display of the displacement measuring arrangement.

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 pin can be moved by hand, if necessary via a transmission. However, in particular when using an electrical displacement measuring arrangement, the tool positioning device preferably comprises an electrical, responsive to the Wegmessanordnung positioning for the stop pin.

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 embodiments explained above use an optically, electrically or magnetically readable scale for the position determination of the stop pin. Such a scale can be dispensed with if the tool positioning device uses a stepper motor positioning drive for the displacement movement of the stop pin, in which case the scale means for measuring the displacement distance of the stop pin have a counter which counts the steps of the stepper motor positioning drive. In this case, use is made of the fact that electrical stepping motors which can be stepped on by pulses rotate in a series of rotation steps of constant angular width, so that the number of pulses advancing the stepping motor is at the same time a measure of the rotational travel traveled by the stepping motor.

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.In order to facilitate the position adjustment of the stop pin it is expediently provided that the scale means set to the axial reference position of the tool holder coupled to the holder holder can be set to the scale value "zero". Appropriately, for this "zeroing" a "sealer", that is, the coupling portion of the tool holder corresponding component used, which forms an axial stop surface for the stop pin in the reference position.

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 to which the tool stop surface of the stopper mandrel is to be adjusted relative to the reference position of the tool holder can be formed from the desired total length of the tool unit consisting of rotary tool and tool holder minus the axial length of the rotary tool by simple subtraction. Handling of the device according to the invention can be considerably simplified if the tool positioning device comprises a positioning drive driving the stopper pin for the adjustment movement and a data input device is assigned to the positioning drive, at which values for the axial length of the rotary tool and the desired overall length of the tool unit can be reached. The difference of the desired total length less the length of the rotary tool is then carried out advantageously 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.Preferably, the tool positioning device explained above is combined with an inductive heating device to form a structural unit. A modular construction can be achieved if this structural unit can be extended by a cooling station designed as a further structural unit for the tool holders heated by means of the heating device. Conveniently, this is the holder holder guided movably between the two units, so that the cooled tool holder is displaceable together with its holder receptacle between the module comprising the heater and the cooling station module, for example on a linear guide. In practice, a plurality of holder holders of the same or different size may be arranged on a turntable in order to accelerate the operation during continuous operation. In a preferred embodiment, the turntable merging several holder receptacles is then displaceable between the modules by means of the linear guide.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Hierbei zeigt:In the following, embodiments of the invention will be explained with reference to a drawing. Hereby 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 an apparatus for clamping a rotary tool in a tool holder while presetting the length of the tool unit thus formed;

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

3 eine perspektifische Darstellung einer Variante der Vorrichtung aus 2. 3 a perspektifische representation 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 schematically illustrated tool clamping device allows presetting the length of a tool unit 1 coming 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 centric receiving opening 11 a sleeve section 13 of the tool holder 5 , To the tool holder 5 To be able to couple with the rotationally driven spindle of a work machine, not shown, it carries in a conventional manner the sleeve portion 13 turned away a coupling section 15 , for example in the form of a standardized steep cone 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 clamp or from the sleeve section 13 To relax, the sleeve portion is heated and thereby on a shaft 7 of the rotary tool 3 releasing inner diameter stretched. For heating an induction heating device is provided, as for example in WO 01/89 758 A1 is described. The induction heating device comprises an induction coil, which is supplied in particular with high-frequency alternating current 17 placed 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.For later use in the work machine, the tool unit 1 away in the direction of the axis of rotation a predetermined total length L between a tool holder, free end 19 of the rotary tool 3 and one by a defined reference position 21 , For example, a predetermined diameter of the conical coupling portion 15 or a predetermined contact surface of the coupling portion 15 , to be aware of this predetermined length L, the distance of the free end 19 of the rotary tool 13 to specify the spindle of the machine reproducible. The total length L is hereby aware of between the front end 19 and the shank-side front end 23 measured length L1 of the rotary tool 3 through a stop pin 25 set by a the coupling section 15 penetrating passageway 27 into the receiving opening 11 of the sleeve section 13 protrudes and there with a trained at its end, the front end 23 associated 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.During the clamping process is the tool holder 5 over its coupling section 15 with a holder holder 31 coupled, which is the reference position 21 of the tool holder 5 Defined in the axial direction and determines reproducible. The one at a leadership 33 in the direction of the axis of rotation 9 Centrally displaceable guided stop pin 25 can with the help of a the displacement of the stop pin 25 measuring or whose position defining scale scale 35 be aware of the length L1 so positioned that when shrinking the rotary tool 3 the total length L gives. For this purpose, the stop pin 25 starting from a reference position 21 representing the 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 they shrink 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 For example, a "sealer" may be used, which is an anchor gauge with a coupling section 15 corresponding coupling portion and a stop surface for the stop pin 25 in the axial position of the reference position 21 is. In the knowledge of the reference position 21 associated scale value and on the reference position 21 referenced position value L2 can be determined by the scale scale 35 the stop pin to be moved to the desired overall length L leading position and locked there. It is understood that the scale scale 35 can be set to "zero" in the individual case with the help of the calibration master, so that the scale directly enables a setting of the length L2.

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 at a guided 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 to a position in which it is the area of the receiving opening 11 of the sleeve section 5 concentrically encloses. The receiving opening 11 is here accessible from above, so that the rotary tool 3 at heated sleeve section 5 from the top to the stop on the stop surface 29 the pre-set stop pin as explained above 25 can be inserted. The introduction of the rotary tool can also be done 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.At the scale scale 35 it can be an optical scale, as known for example in mechanical micrometer gauges. However, electrical displacement measuring devices with optically or magnetically coded scales which are suitable for the scale by means of a sensor are also suitable 39 preferably contactlessly scan and the displacement on a display 41 Show. Displacement measuring devices of this type are known and will not be explained in detail. However, they are preferred in the present case, as they easily zero the stop pin 25 to the reference position 21 and in addition may include computing means which, upon input of the lengths L and L1 by means of an input device 43 For example, a keyboard can directly calculate and display the value L2 to be set. In a preferred embodiment, the displacement measuring device by means of an additional drive motor 45 to a positioning drive for the sliding movement of the stop pin 25 with the help of which, after entering the values L and L1, the stop pin 25 automatically in the leading to the desired total length L leading position L2 provides.

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 scale 35 can be omitted if the positioning drive 45 in turn can be moved to defined distances, as is the case for example with an electric stepper motor, which is incremented by its construction in each case by defined rotation angle for each drive pulse supplied to it. By counting the drive pulses can be determined in such a positioning the distance traveled. The counter, not shown, can for the reference position 21 are set to zero, so that the counter content directly 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 a HSK standard coupling. The positioning drive not shown for the stop pin 25 is together with the induction coil 17 feeding high frequency generator to a module forming a module 47 summarized. The connecting cable along the guide 37 sliding 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 aid of the length L1 of a rotating tool to be clamped 3 ' can be measured before clamping. The length measuring module 51 has one at a tour 53 slidably guided measuring element 55 , Although the measured length L1 is shown on the display 41 can be displayed, but it is preferably provided that the length information is used directly to control the positioning drive.

3 zeigt das anhand von 2 erläuterte modulare 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 by means of 2 explained modular device around a cooling module 57 added. The cooling module comprises a plurality of each connected to a coolant circuit cooling sleeves 59 different, the various tool holders adapted diameter. The cooling cuffs can, as in WO 01/89 758 A1 explained in detail is placed after the clamping or unclamping of the rotary tool on the sleeve portion of the tool holder to quickly cool the tool holder 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 in WO 01/89 758 A1 described are several of the holder shots 31 on a turntable 61 around its axis of rotation 63 arranged around. In this way, different holder shots 31 but also several identical holder receptacles to speed up the workflow can be provided. The turntable 61 is on one at longitudinal guides 65 linearly displaceable carriage 67 arranged and so can between the clamping module 47 and the cooling module 57 be pushed back and forth. The clamping module 47 has a single, coaxial with the induction coil 17 aligned stop pin 25 above which are the holder holders 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, into a tool holder ( 5 ), which a shaft ( 7 ) of the rotary tool ( 3 ) in a press fit in one to the axis of rotation ( 9 ) centric receiving opening ( 11 ) of a sleeve section ( 13 ) holds and when heating the sleeve section ( 13 ), the tool holder ( 5 ) one to the rotation axis ( 9 ) equiaxial coupling section ( 15 ) with an axial, into the receiving opening ( 11 ) reaching passageway ( 27 ), comprising - one with the coupling portion ( 15 ) of the tool holder ( 5 ) to the rotation axis ( 9 ) centrally and in a predetermined axial position to be coupled holder holder ( 31 ), - a heating device ( 17 ) for heating the sleeve section ( 13 ) of the holder holder ( 31 ) coupled tool holder ( 5 ), - a Werkzeugpositioniervorrichtung 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 front end ( 23 ) of the rotary tool ( 3 ), characterized in that the Werkzeugpositioniervorrichtung a centric, in the passage opening ( 27 ) of the holder holder ( 31 ), in the direction of the axis of rotation ( 9 ) movable stop pin ( 25 ) at its in the tool holder ( 5 ) end of the tool stop surface ( 29 ) for the front end ( 23 ) of the shaft ( 7 ) of the rotary tool ( 3 ) and that the stopper pin ( 25 ) Scale means ( 35 ) are assigned, by means of which the tool-stop surface ( 29 ) of the stop pin ( 25 ) to a predetermined axial distance (L2) from an axial reference position ( 21 ) of the holder holder ( 31 ) coupled tool holder ( 5 ) is adjustable.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the stop pin ( 25 ) at a guided tour ( 33 ) relative to the holder receptacle ( 31 ) is displaceably guided and the scale means a scale scale ( 35 ) for measuring the displacement distance of the stop pin ( 25 ).

Apparatus according to claim 2, characterized in that the scale scale ( 35 ) Is part of a mechanical Wegmessanordnung.

Apparatus according to claim 2, characterized in that the scale scale ( 35 ) Component of an electrical displacement measuring arrangement ( 39 ).

Apparatus according to claim 4, characterized in that the Werkzeugpositioniervorrichtung an electrical, responsive to the Wegmessanordnung positioning drive ( 45 ) for the stopper pin ( 25 ).

Apparatus according to claim 1, characterized in that the Werkzeugpositioniervorrichtung comprises a stepper motor positioning drive for the sliding movement of the stop pin and that the scale means for measuring the displacement distance of the stop pin have a counting the steps of the stepper motor positioning drive counter.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the scale means ( 35 ) at the axial reference position ( 21 ) of 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 Werkzeugpositioniereinrichtung a the stop pin ( 25 ) for the adjusting movement driving positioning drive ( 45 ) and that the positioning drive ( 45 ) a data input device ( 43 ) at the 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 front end ( 19 ) of the rotary tool ( 3 ) and the axial reference position ( 21 ) of the tool holder ( 5 ) can be entered.

Device according to claim 8, characterized in that said tool positioner (the positioning 45 ) for an adjustment movement corresponding to the difference of 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 ) for determining 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 a structural unit ( 47 ) is united.

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

Apparatus according to claim 12, characterized in that the holder holder ( 31 ) on a linear guide ( 65 . 67 ) between the two units ( 47 . 57 ) is displaceable.

Apparatus according to claim 13, characterized in that a plurality of holder receptacles ( 31 ) on a turntable ( 61 ) and the Turntable ( 61 ) by means of the linear guide ( 65 . 67 ) between the units ( 47 . 57 ) is displaceable.