DE212018000381U1 - Tool clamping device for a machine tool and machine tool - Google Patents
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Abstract
Werkzeug-Klemmvorrichtung für eine Werkzeugmaschine (10), eingerichtet zur klemmenden Fixierung eines Werkzeugs (20, 30), mit einer auf ein Werkzeug (20, 30) gerichteten Klemmrichtung (K), mit
einem im Wesentlichen senkrecht zu der Klemmrichtung (K) verlaufenden Fluidraum (216; 506) mit mindestens einer Öffnung in Klemmrichtung (K),
mindestens einem druckbeaufschlagbaren, flachen Aktuator (220; 520), welcher die mindestens eine Öffnung (218; 510) abdichtend verschließt, und
einem in Klemmrichtung (K) vor dem Aktuator (220; 520) angeordneten und in Klemmrichtung (K) beweglichen Klemmelement (210; 512), das durch den Aktuator (220; 520) betätigbar ist.
Tool clamping device for a machine tool (10), set up for the clamping fixation of a tool (20, 30), with a clamping direction (K) directed towards a tool (20, 30), with
a fluid space (216; 506) running essentially perpendicular to the clamping direction (K) with at least one opening in the clamping direction (K),
at least one pressurizable, flat actuator (220; 520) which sealingly closes the at least one opening (218; 510), and
a clamping element (210; 512) which is arranged in front of the actuator (220; 520) in the clamping direction (K) and movable in the clamping direction (K) and can be actuated by the actuator (220; 520).
Description
Die Erfindung betrifft eine Werkzeug-Klemmvorrichtung für eine Werkzeugmaschine, eine Werkzeugmaschine mit mindestens einer Werkzeug-Klemmvorrichtung und ein System aus einer Werkzeugmaschine, mindestens einer Werkzeug-Klemmvorrichtung und mindestens einem Werkzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung die Klemmung der Werkzeuge mittels eines druckbeaufschlagbaren, flachen Aktuators, wie zum Beispiel einer Membran.The invention relates to a tool clamping device for a machine tool, a machine tool with at least one tool clamping device and a system comprising a machine tool, at least one tool clamping device and at least one tool. In particular, the invention relates to the clamping of the tools by means of a pressurizable, flat actuator, such as a membrane, for example.
Eine Werkzeugmaschine dient zur Herstellung und Bearbeitung von Werkstücken unter Verwendung von Werkzeugen und kann auch als Bearbeitungsmaschine bezeichnet werden. Als Werkzeugmaschinen werden hier beispielsweise Metall- oder Blechbearbeitungsmaschinen, insbesondere Biegemaschinen oder Pressen wie Abkantpressen angesehen. Die auswechselbaren Werkzeuge werden üblicherweise durch eine Klemmung in einer Werkzeugaufnahme fixiert.A machine tool is used to manufacture and process workpieces using tools and can also be referred to as a processing machine. Metal or sheet metal processing machines, in particular bending machines or presses such as press brakes, are regarded as machine tools here. The exchangeable tools are usually fixed in a tool holder by means of a clamp.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine verbesserte Befestigungsvorrichtung bereitzustellen.The invention is now based on the object of avoiding the disadvantages of the prior art and of providing an improved fastening device.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Werkzeug-Klemmvorrichtung gemäß Anspruch 1, eine Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 14 beziehungsweise ein System gemäß Anspruch 15. This object is achieved by a tool clamping device according to claim 1, a machine tool according to claim 14 or a system according to claim 15.
Die erfindungsgemäße Werkzeug-Klemmvorrichtung für eine Werkzeugmaschine, eingerichtet zur klemmenden Fixierung eines Werkzeugs, mit einer auf ein Werkzeug gerichteten Klemmrichtung, umfasst einen im Wesentlichen senkrecht zu der Klemmrichtung verlaufenden Fluidraum mit mindestens einer Öffnung in Klemmrichtung, mindestens einen druckbeaufschlagbaren, flachen Aktuator, welcher die mindestens eine Öffnung abdichtend verschließt, und ein in Klemmrichtung vor dem Aktuator angeordnetes und in Klemmrichtung bewegliches Klemmelement, das durch den Aktuator betätigbar ist.The tool clamping device according to the invention for a machine tool, set up for the clamping fixation of a tool, with a clamping direction directed towards a tool, comprises a fluid space running essentially perpendicular to the clamping direction with at least one opening in the clamping direction, at least one pressurizable, flat actuator which the at least one opening sealingly closes, and a clamping element which is arranged in front of the actuator in the clamping direction and movable in the clamping direction and can be actuated by the actuator.
Die erfindungsgemäße Werkzeug-Klemmvorrichtung schlägt eine Trennung der Fluidführung, das heißt des Fluidraumes, von der eigentlichen Bewegung des Aktuators vor. So ist einerseits ein Fluidraum mit Öffnungen und andererseits sind die Öffnungen verschließende Aktuatoren vorgesehen. Diese zweiteilige Lösung ermöglicht einen einfachen Aufbau und einen einzelnen Austausch eines Aktuators, wie zum Beispiel einer Membran. So kann eine hohe Druckkraft bei geringen Bauräumen und niedrigen Kosten zur Verfügung gestellt werden. Der Aktuator ist flach, das heißt er hat eine ebene oder im Wesentlichen ebene, zum Beispiel gewölbte, Form oder Oberfläche.The tool clamping device according to the invention proposes a separation of the fluid guide, that is to say the fluid space, from the actual movement of the actuator. Thus on the one hand a fluid space with openings and on the other hand actuators closing the openings are provided. This two-part solution enables a simple structure and a single exchange of an actuator, such as a membrane. In this way, a high pressure force can be made available with little installation space and low costs. The actuator is flat, that is to say it has a flat or essentially flat, for example curved, shape or surface.
Es kann vorgesehen sein, dass der Aktuator als Membran, insbesondere als gewebeverstärkte Membran, ausgebildet ist. Der Aufbau der Membran kann mehrschichtig zum Beispiel mit Kautschuk und Gewebeeinlagen ausgebildet sein, so das hohe Drücke aufgenommen werden können. Eine Membran erlaubt eine dünne Bauweise und einen einfache mechanischen Aufbau, da eine Membran viele bewegliche Teile ersetzt.It can be provided that the actuator is designed as a membrane, in particular as a fabric-reinforced membrane. The structure of the membrane can be multilayered, for example with rubber and fabric inserts, so that high pressures can be absorbed. A membrane allows a thin construction and a simple mechanical structure, since a membrane replaces many moving parts.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Fluidraum und eine Führung für das Klemmelement in einem Grundkörper angeordnet sind. Dies erlaubt eine einfache Herstellung mit runden Bohrungen für die Klemmelemente bzw. Kolben und mit geraden Absätzen oder Ausnehmungen für den Fluidraum.It can also be provided that the fluid space and a guide for the clamping element are arranged in a base body. This allows simple production with round bores for the clamping elements or pistons and with straight shoulders or recesses for the fluid space.
Es kann vorgesehen sein, dass ein mit dem Fluidraum kommunizierender Fluidanschluss an dem Grundkörper angeordnet ist. Die Trennung des Fluidanschlusses von dem Aktuator bzw. der Membran erlaubt einen einfachen Aufbau und erleichtert das Auswechseln des Aktuators bzw. der Membran.It can be provided that a fluid connection communicating with the fluid space is arranged on the base body. The separation of the fluid connection from the actuator or the membrane allows a simple construction and facilitates the replacement of the actuator or the membrane.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass das Klemmelement einen oder mehrere durch den Aktuator betätigbare Kolben und einen oder mehrere in Klemmrichtung vor dem Kolben angeordnete Keile aufweist. Vorteilhafterweise betätigen mehrere in einer Längsrichtung beabstandet angeordnete Kolben einen längsverlaufenden Keil bzw. einen Träger mit längsverlaufendem Keil. Es kann ein modularer Aufbau aus einzelnen Segmenten, die beliebig aneinandergereiht werden können, vorgesehen sein. Die mehreren Kolben bzw. Klemmelemente können durch mehrere, jeweils einem Kolben direkt zugeordnete Aktuatoren bzw. Membranen oder einen einzelnen Aktuator bzw. Membran gemeinsam betätigt werden. Bei der Zuordnung eines einzelnen Aktuators bzw. einer einzelnen Membran je Kolben kann im Falle einer Undichtigkeit an einem Aktuator bzw. einer Membran ein Werkzeug über die vorhandenen weiteren Aktuatoren-/Membranen-Klemmelementpaare festgelegt werden. Ferner ist die Reparatur/Beseitigung einer solchen Undichtigkeit, z.B. aufgrund eines/einer beschädigten Aktuators/Membran mit nur geringem Aufwand verbunden, da lediglich der/die eine defekte Aktuator/Membran ausgetauscht werden muss.It can furthermore be provided that the clamping element has one or more pistons that can be actuated by the actuator and one or more wedges arranged in front of the piston in the clamping direction. Advantageously, a plurality of pistons arranged spaced apart in a longitudinal direction actuate a longitudinally extending wedge or a carrier with a longitudinally extending wedge. A modular structure can be provided from individual segments that can be strung together as required. The plurality of pistons or clamping elements can be actuated jointly by a plurality of actuators or diaphragms, each directly assigned to a piston, or a single actuator or diaphragm. When assigning a single actuator or a single membrane to each piston, in the event of a leak on an actuator or a diaphragm, a tool can be set via the existing further actuator / diaphragm clamping element pairs. Furthermore, the repair / elimination of such a leak, for example due to a damaged actuator / membrane, is only associated with little effort, since only the defective actuator / membrane has to be replaced.
Es kann vorgesehen sein, dass der Aktuator als runde Tellermembran ausgebildet ist. Die einzelnen Tellermembranen haben den Vorteil, dass sie bei einem Druckverlust oder einer Leckage einzeln ausgetauscht werden können. Zudem sind Anwendungsfälle möglich, bei denen die Aktuatoren einzeln betätigbar sind, was dann separate Fluidzuführungen erfordert. Durch die Ausbildung des oder der Aktuatoren als Tellermembran kann der Hub des/der Aktuatoren auf einfache Weise erhöht werden. Ebenso ist es möglich, Aktuatoren mit unterschiedlichen Hüben einzusetzen, so dass in Längsrichtung ein individuelles Hubprofil eingestellt werden kann.It can be provided that the actuator is designed as a round plate diaphragm. The individual plate diaphragms have the advantage that they can be replaced individually in the event of a loss of pressure or a leak. In addition, applications are possible in which the actuators can be actuated individually, which then requires separate fluid feeds. By designing the actuator (s) as a plate diaphragm, the stroke of the actuator (s) can be increased in a simple manner. It is also possible to use actuators with different strokes, so that an individual stroke profile can be set in the longitudinal direction.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Tellermembran derart in Klemmrichtung beabstandet zu der Öffnung angeordnet ist, dass sie in Klemmrichtung und in entgegengesetzter Richtung auslenken kann. So kann der Hub verdoppelt werden, da die Tellermembran von einer mittigen Ruhestellung in beide Richtungen schwingen kann. Die Membran kann aus einem dehnbaren Material bestehen, das sich in beide Richtungen dehnt. Alternativ oder ergänzend kann die Membran gewissermaßen mit einem Materialüberschuss ausgestattet sein, so dass der Materialüberschuss sich in beide Richtungen wölbt. Materialüberschuss bedeutet hier, dass die Erstreckung der Membran, hier der Durchmesser der runden Tellermembran, größer ist als die Erstreckung bzw. der Durchmesser der Befestigung der Membran.It can also be provided that the plate membrane is arranged at a distance from the opening in the clamping direction in such a way that it can deflect in the clamping direction and in the opposite direction. The stroke can be doubled, as the plate diaphragm can swing in both directions from a central rest position. The membrane can be made of a stretchable material that stretches in both directions. As an alternative or in addition, the membrane can to a certain extent be equipped with an excess of material, so that the excess of material arches in both directions. Excess material here means that the extension of the membrane, here the diameter of the round plate membrane, is greater than the extension or the diameter of the fastening of the membrane.
Es kann vorgesehen sein, dass eine der Klemmrichtung entgegengesetzte Rückseite des Klemmelements, eine Befestigung der Tellermembran und/oder ein Grundkörper der Werkzeug-Klemmvorrichtung, welche in Kontakt mit der Tellermembran gelangen, einem Wölbungsprofil der ausgelenkten Tellermembran nachgebildet sind. Auf diese Weise legt sich die ausgelenkte Membran an die Wölbungen an und störende Kanten werden vermieden. Dies erhöht die Sicherheit und verlängert die Lebensdauer der Membran.It can be provided that a rear side of the clamping element opposite the clamping direction, an attachment of the plate membrane and / or a base body of the tool clamping device, which come into contact with the plate membrane, are modeled on a curvature profile of the deflected plate membrane. In this way, the deflected membrane lies against the bulges and disturbing edges are avoided. This increases safety and extends the life of the membrane.
Es kann vorgesehen sein, dass in dem Fluidraum mehrere Öffnungen angeordnet sind und dass an jeder Öffnung eine Tellermembran und ein Klemmelement angeordnet sind. Alternativ kann ein gemeinsames Klemmelement im Bereich von allen oder einigen Öffnungen bzw. Tellermembranen vorgesehen sein.It can be provided that several openings are arranged in the fluid space and that a plate membrane and a clamping element are arranged at each opening. Alternatively, a common clamping element can be provided in the area of all or some of the openings or plate membranes.
Es kann vorgesehen sein, dass der Aktuator als Bandmembran ausgebildet ist. Eine Band- oder Flachmembran ist kostengünstig in der Herstellung und aufgrund der rechteckigen Form und der Größe einfach zu fixieren.It can be provided that the actuator is designed as a band diaphragm. A ribbon or flat membrane is inexpensive to manufacture and easy to fix due to its rectangular shape and size.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Bandmembran derart an einer in Klemmrichtung vorderen Seite eines Grundkörpers der Werkzeug-Klemmvorrichtung angeordnet ist, dass sie nur in Klemmrichtung auslenken kann. Dies erlaubt eine flache Konstruktion mit geringen Abmessungen, jedoch reduziert sich damit der verfügbare Hub.It can further be provided that the band diaphragm is arranged on a front side in the clamping direction of a base body of the tool clamping device in such a way that it can only deflect in the clamping direction. This allows a flat construction with small dimensions, but it reduces the available stroke.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Grundkörper der Werkzeug-Klemmvorrichtung ein in Klemmrichtung hinteren Teil mit dem Fluidraum und einen vorderen Teil zur Führung des oder der Klemmelemente aufweist und dass die Bandmembran zwischen den beiden Teilen befestigt ist.It can be provided that a base body of the tool clamping device has a rear part in the clamping direction with the fluid space and a front part for guiding the clamping element or elements and that the band membrane is fastened between the two parts.
Es kann vorgesehen sein, dass für das Klemmelement mindestens eine Rückstellfeder vorgesehen ist, die entgegen der Klemmrichtung auf das Klemmelement einwirkt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Klemmelement nach erfolgter Bewegung durch den Aktuator bzw. die Membran und nach Druckwegnahme wieder zurück bewegt. Vorzugsweise sind zwei Rückstellfedern pro Klemmelement vorgesehen.It can be provided that at least one return spring is provided for the clamping element, which spring acts on the clamping element against the clamping direction. This ensures that the clamping element moves back again after it has moved through the actuator or the diaphragm and after the pressure has been released. Preferably, two return springs are provided per clamping element.
Eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine, insbesondere eine Biegemaschine, Presse oder eine Abkantpresse, mit einer Aufnahme für ein Werkzeug, umfasst mindestens eine Werkzeug-Klemmvorrichtung wie zuvor beschrieben, insbesondere als Klemmvorrichtung für ein Oberwerkzeug, und/oder mindestens eine Werkzeug-Klemmvorrichtung wie zuvor beschrieben, insbesondere als Klemmvorrichtung für ein Unterwerkzeug. Die beiden zuvor beschriebenen Varianten der Membranklemmung, nämlich die Tellermembran-Variante und die Bandmembran-Variante, können einzeln und gemischt sowie jeweils für das Oberwerkzeug und das Unterwerkzeug eingesetzt werden. Da die Bandmembran-Variante eine geringere Bautiefe aufweisen kann, kann sie bevorzugt für eng bemessende Einbaulagen wie zum Beispiel für Unterwerkzeuge eingesetzt werden. Ansonsten gelten die gleichen Vorteile und Modifikationen wie zuvor beschrieben.A machine tool according to the invention, in particular a bending machine, press or press brake, with a receptacle for a tool, comprises at least one tool clamping device as described above, in particular as a clamping device for an upper tool, and / or at least one tool clamping device as described above, in particular as a clamping device for a lower tool. The two variants of the diaphragm clamping described above, namely the plate diaphragm variant and the band diaphragm variant, can be used individually and mixed and for the upper tool and the lower tool. Since the band diaphragm variant can have a smaller overall depth, it can preferably be used for tightly dimensioned installation positions, such as for lower tools. Otherwise, the same advantages and modifications as described above apply.
Das erfindungsgemäße System umfasst eine Werkzeugmaschine wie zuvor beschrieben, mindestens eine Werkzeug-Klemmvorrichtung wie zuvor beschrieben und mindestens ein Werkzeug, insbesondere ein Abkantwerkzeug. Es gelten die gleichen Vorteile und Modifikationen wie zuvor beschrieben.The system according to the invention comprises a machine tool as described above, at least one tool clamping device as described above and at least one tool, in particular a folding tool. The same advantages and modifications as described above apply.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen. Further preferred embodiments of the invention result from the other features mentioned in the subclaims.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application can be advantageously combined with one another, unless stated otherwise in the individual case.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Werkzeugmaschine; -
2 eine seitliche Schnittdarstellung eines ersten Beispiels einer Werkzeug-Klemmvorrichtung in geöffneter Position; -
3 eine seitliche Schnittdarstellung des ersten Beispiels der Werkzeug-Klemmvorrichtung in geschlossener Position; -
4 eine schematische perspektivische Darstellung des Hinterteils der Werkzeug-Klemmvorrichtung des ersten Beispiels; -
5 eine seitliche Schnittdarstellung eines zweiten Beispiels einer Werkzeug-Klemmvorrichtung in geöffneter Position; -
6 eine seitliche Schnittdarstellung des zweiten Beispiels der Werkzeug-Klemmvorrichtung in geschlossener Position, und -
7 eine schematische perspektivische Darstellung eines Grundkörpers des zweiten Beispiels der Werkzeug-Klemmvorrichtung.
-
1 a schematic perspective illustration of a machine tool; -
2 a side sectional view of a first example of a tool clamping device in the open position; -
3 a side sectional view of the first example of the tool clamping device in the closed position; -
4th a schematic perspective view of the rear part of the tool clamping device of the first example; -
5 a side sectional view of a second example of a tool clamping device in the open position; -
6th a side sectional view of the second example of the tool clamping device in the closed position, and -
7th a schematic perspective illustration of a base body of the second example of the tool clamping device.
Bei einer Abkantpresse presst ein Biegestempel oder ein Oberwerkzeug
Die Werkzeug-Klemmvorrichtung
In dem Grundkörper
Ein Klemmkeil
Der Kolben
Weiter ist ein im Wesentlichen senkrecht zu der Klemmrichtung K verlaufender Fluidraum
Die Öffnung
Die Öffnung
Die Membran
Die Membran
Wird nun der Fluidraum
Somit ist die Werkzeugmaschine
In dem Grundkörper
Von Vorteil sind der relativ geringe Druckbereich, eine mögliche modulare Bauweise (Klemmung kann an flacher Oberwange verbaut werden) und es sind nur wenige Bauteile notwendig.The advantages are the relatively small pressure area, a possible modular design (clamping can be installed on the flat upper beam) and only a few components are necessary.
Ein Druck- oder Fluidanschluss
An einer in Klemmrichtung K liegenden Vorderseite ist ein Aktuator zum Beispiel in Form einer Membran
In
Nun ist der Fluidraum
Aufgrund des geringen benötigten Klemmbereiches kann hier eine einfache Flachmembran verbaut werden. Solch eine Membran ermöglicht Hübe von 0,1x Wirkdurchmesser, was sich allerdings auf die Schwingung nach vorne und hinten bezieht. Da die Membran
Ein Druck- oder Fluidanschluss
Die hier als untere Werkzeugklemmung eingesetzte Werkzeug-Klemmvorrichtung
Zwischen den beiden Hälften befindet sich die vorzugsweise gewebeverstärkte Band- oder Flachmembran, welche die Aufgabe der Abdichtung sowie der Druckwirkung auf die Kolben
Die Vorteile bei der Werkzeug-Klemmvorrichtung
Die Werkzeugmaschine
Ein System zum Klemmen von Werkzeugen kann eine Werkzeugmaschine
Die hier vorgestellten Werkzeug-Klemmvorrichtungen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- US 2004/0187552 A1 [0004]US 2004/0187552 A1 [0004]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: FINK NUMRICH PATENTANWAELTE PARTMBB, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: FINK NUMRICH PATENTANWAELTE PARTMBB, DE |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |