DE202005012621U1 - Quick clamping unit for machine tool, comprising wedge-shaped clamping element with serrated lower surface - Google Patents

Quick clamping unit for machine tool, comprising wedge-shaped clamping element with serrated lower surface Download PDF

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Abstract

The device (1) has a central bore for the accommodation of the tool shaft. A wedge-shaped clamping element (7) is inserted into a complementary space between a guiding sleeve (2), a clamping sleeve (8), and the shaft, with its ribbed lower surface resting on the shaft. The guiding sleeve (2) can be moved along the inclined and stepped surface of the clamping element (7) against the forces of a helical spring in order to release the tool shaft and vice versa.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen festen und zuverlässigen Werkzeughalter zur Befestigung eines Werkzeuges an einer Werkzeugmaschine, mit einem Spannsystem zum Spannen des Werkzeuges.The The present invention relates to a strong and reliable tool holder for fastening a tool to a machine tool, with a clamping system for clamping the tool.

Bei modernen Werkzeugmaschinen werden verschiedene Werkzeuge im allgemeinen in Werkzeughaltern eingespannt, die dann entweder aus einem Werkzeugmagazin automatisch entnommen und an die Werkzeugmaschinenspindel angekoppelt werden, um so einen schnellen Werkzeugwechsel zu ermöglichen oder die Werkzeughalter werden manuell von Hand in die Maschinenspindel angekoppelt.at Modern machine tools become different tools in general clamped in tool holders, which then either from a tool magazine automatically removed and coupled to the machine tool spindle, so as to allow a quick tool change or the tool holder are manually connected to the machine spindle by hand.

Hierbei werden die Werkzeuge mechanisch reibschlüssig oder kraftschlüssig in den Werkzeughalter eingespannt.in this connection The tools are mechanically frictional or non-positive in clamped the tool holder.

In den zu beschreibenden bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich um Werkzeuge mit einem zylindrischen Schaftende, dessen Geometrie eine Fläche besitzt. Die traditionellen und herkömmlichen Verfahren zum Spannen von gattungsähnlichen Zerspanungswerkzeugen sind Gewindebefestigungen oder seitliche Klemmstifte mit Gewinde. Spannwerkzeuge mit einem Gewinde können sich mit der Zeit lockern, weiterhin sind die Spannwerkzeuge in Ihrer Herstellung aufwendiger herzustellen.In The preferred embodiments to be described are around tools with a cylindrical shaft end, the geometry of a area has. The traditional and traditional methods of clamping of genus-like ones Cutting tools are threaded fasteners or lateral clamping pins with thread. Tapping tools with a thread can loosen over time, Furthermore, the clamping tools are more expensive to manufacture manufacture.

Die vorliegende Erfindung liegt der Aufgabe zugrunde, ein Spannsystem (1) gemäß der eingangs genannten Art zu schaffen, dass sich in der Bedienbarkeit und dem daraus resultierenden schnellen Werkzeugwechsel auszeichnet.The present invention is based on the object, a clamping system ( 1 ) to create according to the aforementioned type that is characterized in the operability and the resulting rapid tool change.

Die Erfindung will ein einfaches und zuverlässiges Spannsystem (1) erstellen, das sich durch einfaches betätigen der Führungsbuchse (2) in axialer Richtung zur Maschinenspindel öffnen und durch die Zurückpositionierung der Führungsbuchse zur Ausgangsposition verspannen lässt.The invention seeks to provide a simple and reliable clamping system ( 1 ) by simply pressing the guide bush ( 2 ) in the axial direction to the machine spindle and can be braced by the repositioning of the guide bush to the starting position.

Das erfindungsgemäße Spannsystem (1) umfasst eine zentrale zylindrische Bohrung (4) zur Aufnahme des Werkzeugschaftes und weist einen zylindrischen Körper (5) auf, der sich fast über die gesamte Länge des Spannsystems erstreckt dessen Bohrung das Schaftende aufnehmen kann.The tensioning system according to the invention ( 1 ) comprises a central cylindrical bore ( 4 ) for receiving the tool shank and has a cylindrical body ( 5 ), which extends almost the entire length of the clamping system whose bore can accommodate the shaft end.

Über eine sogenannte Spannbuchse (8) wird das Spannelement (7) in radialer Richtung nach innen bewegt, welches auf der Grundfläche (6) zur x-Achse eine griffige Kontur besitzt, um auf die flache Kontur am Werkzeugschaft besser eingreifen zu können. Durch die radiale Bewegung des Spannelements (7) wird eine Flächenpaarung zwischen dem Werkzeugschaft und des Spannelements erzielt. Über die Flächenpaarung wird eine sogenannte Flächenpressung erzeugt, welche das Werkzeug fest verspannt und gegen Verdrehung sichert.About a so-called clamping bush ( 8th ) the clamping element ( 7 ) is moved inward in the radial direction, which on the base ( 6 ) has a grippy contour to the x-axis in order to better intervene on the flat contour on the tool shank. Due to the radial movement of the clamping element ( 7 ), a surface pairing between the tool shank and the clamping element is achieved. About the surface pairing a so-called surface pressure is generated, which firmly clamps the tool and secures against rotation.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Grundkörper (15) mindestens eine Aussparung (9) auf, in dessen das Spannelement (7) aufgenommen werden kann und so ausgestaltet ist, dass das Spannelement axial und radial geführt werden kann. Die radiale Bewegung des Spannelements erfolgt über eine keilförmige Fläche in der Aussparung.In a preferred embodiment of the invention, the basic body ( 15 ) at least one recess ( 9 ), in which the tensioning element ( 7 ) and is configured so that the clamping element can be guided axially and radially. The radial movement of the clamping element via a wedge-shaped surface in the recess.

Das Spannelement besitzt zwei Führungsleisten (10), welche auf die keilförmigen Flächen (11) in der Aussparung wirken sowie eine Grundfläche welche achsparallel zur x-Achse des Grundkörpers ausgerichtet ist, so das eine flächige Berührung zwischen den Flächen des Werkzeugschaftes und des Spannelements gewährleistet werden kann.The clamping element has two guide strips ( 10 ), which on the wedge-shaped surfaces ( 11 ) act in the recess and a base which is aligned axially parallel to the x-axis of the body, so that a surface contact between the surfaces of the tool shank and the clamping element can be ensured.

Die Grundfläche (6) des Sperrelements kann als weiter Variante parallel zur flächigen Ausgestaltung am Werkzeugschaft ausgerichtet sein, so das abhängig zur flächigen Ausgestaltung des Werkzeugschaftes eine flächige Berührung gewährleistet werden kann.The base area ( 6 ) of the locking element can be aligned as a further variant parallel to the planar configuration on the tool shank, so that depending on the flat configuration of the tool shank a surface contact can be ensured.

Die Ausführungsform der Erfindung weist im Grundkörper eine Bohrung auf, die den Werkzeugschaft aufnehmen kann, die in das Innere des Grundkörpers verläuft und so bemessen ist, dass sie das Werkzeug aufnehmen kann.The embodiment The invention has the main body a hole that can accommodate the tool shank that is in the interior of the body extends and sized to accommodate the tool.

Die Aufgabe der Erfindung ist ein Spannsystem mit einem schnellen Spannmechanismus, das durch eine einfache und sichere Bedienbarkeit gekennzeichnet ist. Der Schaft des Werkzeugs wird bis zum Anschlag in die Bohrung eingeführt und anschließend um die x-Achse gedreht bis die flächige Kontur des Werkzeugschaftes mir dem Spannelement im Spannsystems in Verbindung steht bzw. einrastet.The The object of the invention is a clamping system with a quick clamping mechanism, characterized by a simple and safe operation is. The shank of the tool is fully inserted into the hole introduced and subsequently rotated around the x-axis until the flat contour of the tool shank I am in connection with the clamping element in the clamping system or engages.

Das Sperrelement (7) welches sich durch die Federkraft (20) in der Ausgangsposition 2 befindet, wird infolge des radialen Übersatzes (19) in der Bohrung (4) durch den Werkzeugschaft nach hinten verschoben. Durch die konstruktive Ausgestaltung des Sperrelements, dessen Kontur zwei parallel versetzte Keilflächen (16) und (17) besitzt, erfolgt nach dem Einführweg (x) im Übergang (y) ein radialer rückartiger Verschiebsatz, durch dessen Eigenschaft (Weg/Zeit) ein schnelles öffnen und schließen gewährleistet werden kann.The blocking element ( 7 ) which by the spring force ( 20 ) in the starting position 2 is due to the radial overset ( 19 ) in the hole ( 4 ) moved backwards by the tool shank. Due to the structural design of the locking element, the contour of two parallel wedge surfaces ( 16 ) and ( 17 ), takes place after the insertion (x) in the transition (y) a radial rückartiger shift block, by the property (way / time) a fast opening and closing can be ensured.

Um über einen schnellstmöglichen radialen Verschiebesatz verfügen zu können, kann die Kontur des Sperrelements (7) in ihrer konstruktiven Ausgestaltung auch über eine keilförmige Fläche (23) verfügen, durch dessen Winkel ein schnelles öffnen und schließen gewährleistet werden kann.In order to be able to dispose of a fastest possible radial displacement set, the contour of the blocking element ( 7 ) in its structural design also over a wedge-shaped surface ( 23 ver add, by the angle of a fast opening and closing can be ensured.

Beim Schließen des Spannsystems wird die Führungsbuchse unter einer Federkraft in die Ausgangsposition zurückpositioniert, um das Spannelement mit dem Werkzeugschaft über die Flächenberührung zu verspannen.At the Shut down the clamping system becomes the guide bush repositioned to the starting position under a spring force, to clamp the clamping element with the tool shank over the surface contact.

Die konstruktive Ausgestaltung der Bohrung entspricht der Länge des Werkzeugschaftes, welcher bis zum Ende am Boden (12) in der Bohrung eingeführt wird. Ein wesentlicher Vorteil entsteht dabei durch die axiale Fixierung des Werkzeugs mit dem Grundkörper des Spannsystems indem der Schaft durch die geometrische Ausgestaltung am Boden der Bohrung axial fixiert wird und entsprechend axiale Kräfte kompensiert.The structural design of the bore corresponds to the length of the tool shank, which until the end of the bottom ( 12 ) is introduced in the bore. A significant advantage arises from the axial fixation of the tool with the main body of the clamping system by the shaft is axially fixed by the geometric configuration at the bottom of the bore and compensates corresponding axial forces.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist ein Spannmechanismus, welcher über die manuelle Betätigung der Führungsbuchse erfolgt. Ein Verspannen des Werkzeugschaftes mit dem Spannelement erfolgt über das zurückziehen oder über ein zurückschrauben des Spannelements zur Ausgangsposition. Das Spannelement wird über eine Führungsbuche betätigt, das mit dem Spannelement in Verbindung steht. Durch die axiale Bewegung des Spannelements in Richtung Werkzeugspindel wird das Spannelement in einem bestimmten Winkel entlang der Keilfläche am Grundkörper radial nach außen geführt. Durch die radiale Bewegung des Spannelements wird das Spannsystem geöffnet und das Werkzeug kann in die Bohrung eingeführt werden. Die Grundfläche des Spannelements befindet sich im Eingriff mit der flächigen Kontur des Werkzeugschaftes.A further preferred embodiment is a clamping mechanism, which via the manual operation of the guide bush he follows. A distortion of the tool shank with the clamping element via the withdraw or over a screw back of the clamping element to the starting position. The clamping element is over a guide book actuated, which is in communication with the clamping element. By the axial movement the clamping element in the direction of the tool spindle is the clamping element at a certain angle along the wedge surface on the body radially outward guided. Due to the radial movement of the clamping element is the clamping system open and the tool can be inserted into the bore. The footprint of the Clamping element is engaged with the flat contour of the tool shank.

Am vorderen Ende des Werkzeugspannsystems befindet sich eine weitere Buchse welche am Umfang mit dem Spannsystem fest verbunden ist. Durch die konstruktive Ausgestaltung der Spannbuchse wird das Spannelement radial nach innen geführt und bildet mit der flächigen Kontur des Werkzeugschaftes eine achsparallele Berührung.At the front end of the tool clamping system is another Bushing which is firmly connected to the clamping system at the periphery. By The structural design of the clamping bush is the clamping element guided radially inwards and forms with the plane Contour of the tool shank an axially parallel contact.

Das Spannfutter weist an seinem hinteren, der Spindel zugewandten Ende einen Anzugsbolzen (13) auf, an den sich nach einem kurzen zylindrischen Absatz (14) ein langer zylindrischer Abschnitt (15) anschließt, der an seinem Umfang mit zwei Buchsen, einer Führungsbuchse an dessen Element das Spannelement angeordnet ist und einer Spannbuchse über dessen Kontur das Spannelement nach innen oder nach außen geführt wird.The chuck has at its rear, the spindle end facing a pull stud ( 13 ), followed by a short cylindrical shoulder ( 14 ) a long cylindrical section ( 15 ), which is arranged on its circumference with two bushes, a guide bush on the element, the clamping element and a clamping bushing over the contour of the clamping element is guided inwardly or outwardly.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben.following are exemplary embodiments the invention described in more detail with reference to the drawings.

1 in schaubildlicher Darstellung eines erfindungsgemäßen Spannsystems zum Spannen von Werkzeugen, welches mit zwei Buchsen am Umfang des zylindrischen Körpers umgeben ist. 1 in a perspective view of a clamping system according to the invention for clamping tools, which is surrounded by two bushes on the circumference of the cylindrical body.

2 zeigt die Spannvorrichtung im Schnitt in gespannter Gebrauchsstellung. 2 shows the clamping device in section in the cocked position of use.

3 zeigt die Spannvorrichtung im Schnitt, zwischen gespannter und gelöster Gebrauchsstellung. 3 shows the clamping device in section, between cocked and dissolved position of use.

4 zeigt die Spannvorrichtung im Schnitt in gelöster Gebrauchsstellung. 4 shows the clamping device in section in dissolved position of use.

5 in schaubildlicher Darstellung eines erfindungsgemäßen Spannsystems zum Spannen von Werkzeugen, dessen Grundkörper weist an seinem hinteren, der Spindel zugewandten Ende einen Anzugsbolzen auf, an den sich nach einem kurzen zylindrischen Absatz ein langer zylindrischer Abschnitt anschließt, welche am Umfang eine definierte Aussparung besitzt, in dessen Inneren eine Bohrung verläuft. 5 in a perspective view of a clamping system according to the invention for clamping tools whose base body has at its rear, the spindle end facing a pull stud, followed by a short cylindrical paragraph followed by a long cylindrical section, which has a defined recess on the circumference, in whose Inside a hole runs.

6 zeigt in schaubildlicher Darstellung den Grundkörper in der Vorderansicht und in der Seitenansicht, welcher beim erfindungsgemäßen Spannsystem zum Einsatz kommt. 6 shows a perspective view of the main body in the front view and in the side view, which is used in the tensioning system according to the invention.

7 zeigt das Spannelement im Schnitt, dessen Kontur aus zwei Keilflächen und einer Vertiefung besteht und die Grundfläche eine geriffelte Oberfläche besitzt. An der Wandung und in Vorderansicht des Spannelements sind die Konturen der Führungsleisten zu erkennen. 7 shows the clamping element in section, whose contour consists of two wedge surfaces and a recess and the base has a grooved surface. On the wall and in front view of the clamping element, the contours of the guide rails can be seen.

8 zeigt in schaubildlicher Darstellung das Spannelement. 8th shows a schematic representation of the clamping element.

9 zeigt ein Spannelement, welches auf der Spannbuchse einen weiteren Ring besitzt, der als Anschlag dienen soll. 9 shows a clamping element which has on the clamping bush a further ring which is to serve as a stop.

10 zeigt das Spannsystem im Schnitt 10 shows the clamping system in section

11 im Schnitt wird am hinteren Ende der Führungsbuchse in Ausrichtung zur Werkzeugspindel ein Gewinde dargestellt, welches sich zwischen der Führungsbuchse und des Grundkörpers befindet. 11 On average, a thread is shown at the rear end of the guide bush in alignment with the tool spindle, which is located between the guide bush and the main body.

12 zeigt das Spannsystem, das an den Stegen der Führungsbuchse ein Gewinde besitzt. 12 shows the clamping system, which has a thread on the webs of the guide bushing.

13 zeigt das Spannsystem, dessen Spannelement eine keilförmige Fläche besitzt. 13 shows the clamping system, the clamping element has a wedge-shaped surface.

Claims (21)

Spannsystem zum Spannen von Werkzeugen, wobei die Spanneinrichtung im Innenbereich eine Bohrung aufweist und so bemessen ist, dass sie das Werkzeug aufnehmen kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannsystem (1) ein Spannelement (7) aufweist.Clamping system for clamping tools, wherein the clamping device has a bore in the inner region and is dimensioned such that it can receive the tool, characterized in that the clamping system ( 1 ) a tensioning element ( 7 ) having. Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (7) eine Keilfläche (11) besitzt.Clamping system according to claim 1, characterized in that the clamping element ( 7 ) a wedge surface ( 11 ) owns. Spannsystem nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (7) über zwei Führungsleisten (10) bewegt wird.Clamping system according to claim 1 to 2, characterized in that the clamping element ( 7 ) via two guide rails ( 10 ) is moved. Spannsystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannsystem (1) eine Führungsbuchse (2) aufweist, die in Verbindung mit dem Spannelement (7) steht.Clamping system according to claim 1 to 3, characterized in that the clamping system ( 1 ) a guide bush ( 2 ), which in conjunction with the clamping element ( 7 ) stands. Spannsystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass über die Führungsbuchse (2) der Spannprozess erfolgt.Clamping system according to claim 1 to 4, characterized in that on the guide bush ( 2 ) the clamping process takes place. Spannsystem nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbuchse (2) zusammen mit dem Spannelement (7) bewegt wird.Clamping system according to claim 1 to 5, characterized in that the guide bush ( 2 ) together with the clamping element ( 7 ) is moved. Spannsystem nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Führung der Führungsbuchse (2) in Verbindung mit einer Federkraft (14) steht.Clamping system according to claim 1 to 6, characterized in that the axial guidance of the guide bush ( 2 ) in conjunction with a spring force ( 14 ) stands. Spannsystem nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Führung der Führungsbuchse (2) durch eine Federkraft (14) unterstützend wirkt.Clamping system according to claim 1 to 7, characterized in that the axial guidance of the guide bush ( 2 ) by a spring force ( 14 ) is supportive. Spannsystem nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannsystem (1) eine Spannbuchse (8) aufweist.Clamping system according to claim 1 to 8, characterized in that the clamping system ( 1 ) a clamping bush ( 8th ) having. Spannsystem nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass über die Spannbuchse (8) das Spannelement (7) nach innen bewegt wird.Clamping system according to claim 1 to 9, characterized in that on the clamping bush ( 8th ) the tensioning element ( 7 ) is moved inwards. Spannsystem nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betätigung des Spannsystems (1) ohne Betätigung der Führungsbuchse (2) erfolgen kann.Clamping system according to claim 1 to 10, characterized in that an actuation of the clamping system ( 1 ) without operation of the guide bush ( 2 ). Spannsystem nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (10) in der Aussparung (9) im Grundkörper (15) eine konvexe Fläche besitzt.Clamping system according to claim 1 to 11, characterized in that the guides ( 10 ) in the recess ( 9 ) in the main body ( 15 ) has a convex surface. Spannsystem nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (10) in der Aussparung (9) im Grundkörper (15) eine konkave Fläche besitzt.Clamping system according to claim 1 to 12, characterized in that the guides ( 10 ) in the recess ( 9 ) in the main body ( 15 ) has a concave surface. Spannsystem nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (10) in der Aussparung (9) im Grundkörper (15) eine keilförmige Fläche besitzt.Clamping system according to claim 1 to 13, characterized in that the guides ( 10 ) in the recess ( 9 ) in the main body ( 15 ) has a wedge-shaped surface. Spannsystem nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (7) eine konkave Fläche besitzt.Clamping system according to claim 1 to 14, characterized in that the clamping element ( 7 ) has a concave surface. Spannsystem nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (7) eine konvexe Fläche besitzt.Clamping system according to claim 1 to 15, characterized in that the clamping element ( 7 ) has a convex surface. Spannsystem nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (7) zwei Keilflächen (16) und (17) aufweist.Clamping system according to claim 1 to 16, characterized in that the clamping element ( 7 ) two wedge surfaces ( 16 ) and ( 17 ) having. Spannsystem nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Führung der Führungsbuchse (2) über ein Gewinde (21) erfolgt.Clamping system according to claim 1 to 17, characterized in that the axial guidance of the guide bush ( 2 ) via a thread ( 21 ) he follows. Spannsystem nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Führung der Führungsbuchse (2) durch einen Gewindering (22) erfolgt.Clamping system according to claim 1 to 18, characterized in that the axial guidance of the guide bush ( 2 ) through a threaded ring ( 22 ) he follows. Spannsystem nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (7) eine Keilfläche (23) mit einem Winkel zwischen 5° und 30° aufweist.Clamping system according to claim 1 to 19, characterized in that the clamping element ( 7 ) a wedge surface ( 23 ) at an angle between 5 ° and 30 °. Spannsystem nach Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der Grundfläche des Spannelements keilförmig ist, dessen Winkel zwischen 5° und 25° besitzt.Clamping system according to claim 1 to 20, characterized that the course of the base area the clamping element wedge-shaped is whose angle is between 5 ° and 25 °.
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EP2486997A1 (en) * 2011-02-10 2012-08-15 Röhm GmbH Drill chuck

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