DE2260511A1

DE2260511A1 - Werkzeugeinspannvorrichtung

Info

Publication number: DE2260511A1
Application number: DE19722260511
Authority: DE
Inventors: Hellmut Dipl Ing Mueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-12-11
Filing date: 1972-12-11
Publication date: 1974-06-12

Description

WERKZEUGEINSPANNVORRICHTUNG Zusatz zu Patent P (P 16 02 920.2) HM-Nr. 39) Die Erfindung betrifft eine Werkzeugeinspannvorrichtung an insbesondere numerisch gesteuerten Alaschinen zum Bearbeiten von Werkstiicken, zum Beispiel Werkzeugmaschinen.
Die Erfindung geht vom Hauptpatent P 16 02 920.2 aus, dem die Aufgabe zugrundeliegt,-bei möglichst kurzen Einspannwegen und daher kurzen Einspannzeiten Werkzeuge bezw. Werkzeugaufnahniestiicke genau zentrisch an der Maschinenspindel festzuspannen und hierbei mit einem einfachen Mechanismus zuverlässig und schnell automatischen Werkzeugwechsel evtl. sogar bei laufender Spindel vorzunehmen.
Diese Aufgabe des Hauptpatentes wurde im wesentlichen dadurch gelöst, daß das Werkzeug bezw. das Werkzeugaufnahmestück an der dem Werkzeug abgewandten Seite einen tellerartigen Flansch mit einer Stirnverzahnung besitzt, der eine entsprechende Befestigungspartie an der Werkzeugspindel zugeordnet ist und das zum Zusammenspannen der Werkzeuganlagefläche mit der ihr zugeordneten Gegenfläche ein T7berwurfelement mit einem Kupplungselement vorgesehen ist, welches bei Anziehen des Überwurfelements das Werkzeug mit der Werkzeugspindel kuppelt.
Bei dem im Hauptpatent gezeigten Ausfiihrungsbeispiel ist (s.auch Anspruch 10) im Überwurfelement die Ringzylinder partie (16, 18, 2O, 21) mit der Spindel in Wirkstellung fest verbunden, während die andere Partie (19, 23, 24)hin und her beweglich gefijhrt ist. Bei diesem Ausfjihrungsbeispiel muß die konische Fläche(26)des Ringes (18), welche mit der konischen Fläche (26) des Kupplungselements (14) zusammenwirkt, die gleiche oder annähernd gleiche Steigung aufweisen, wie der am Kupplungselement (.14) konisch verlaufende Vorsprung (17), der mit der Werkzeuganlagefläche(5, 12)zusammenwirkt, In manchen Fällen ist es jedoch besser, die Anlage-fläche (.5, 12)des Werkzeugs plan oder annähernd plan, d.h. senkrecht o'?r @zur Spindelachse twie in Fig.1 und 2 des Hauptpatents gezeichnet) zu gestalten.
Zu diesem Zweck wird erfindudngsgemäß (s.Abb.) der Ringzylinder 27 relativ zur Werkzeugspindel @@ in 40 in Achsrichtung beweglich gehalten, während der Zwischenring 28 mit der Werkzeugspindelfi0 z.B. durch Stift fest verbunden ist. Der Zwischenring 29 kann an seinem Außendurchmesser 30 zur Führung des Ringzylinders dienen, während sich an seiner Stirnseite 31 ein elektrisch, pneumatisch, hydraulisch oder mechanisch betätigtes Druckmedium z.B. eine Ringfeder 32 abstiitzt. Das Druckmedium (1';ing feder 32) ist an seiner, der Stirnseite 31 gegernberlierendc.ti Seite mit der Innenstirnseite 32 des Ringzylinders 27 in Verbindung und ist in seiner Wirkstellung bestrebt, den @ingzy-27 linder in Pfeilrichtung 34 relativ zur Werkzeugspindel 40 zu beegen. Dadurch wird ein zwischen der schräg oder senkrecht zur pindelachse.verlaufenden Stirnseite 35 des Zwischenrings 28 einem am unteren Ende des Ringzylinders 27 über eine jingschraube nachstellbar angebrachten konischen Druckring 36 elngeklemmtes Kupplungselement 37 radial zur Spindelachse hin verschoben, wobei durch die konische Anlagefläche 33 am Druckstjjck 3-6 auch noch eine Pfeilrichtung 34 erfolgt und dadurch das Werkzeug 39 mit der Spindel 40 über die Anlagefläche 45 form- und kraftschliissig verbunden wird.
Zum Entfernen des Werkzeugs 39 von der Spindel 40 wird der Itingzylinder 27 in Pfeilrichtung 41 relativ zur Spindel auf bekannte Art und Weise z.7nicht gezeichnetem Greifer bewegt. Dies kann elektrisch, pneumatisch, hydraulisch oder mechanisch erfolgen. Im Ausfiihrungsbeispiel erfolgt die Relativbewegung durch den Xiickzug der Spindel 40 bis zu einem Spindelgehäuse 42 befindlichen Anschlag 43i an welchem die Schuh ter 44 des Ringzylinders 27 zur Anlage kommt. Wird die Spindel 40 weiter zurückgezogen, dann vergrößert sich der Abstand zwischen den Anlageflächen 35, 38 des Kupplungselementes 37.
Dieses dehnt sich infolge an sich bekannter Spreizwirkung (z.
B. in Gummi eingebettete Stahllamellen) aus. Außerdem wird der Anpressdruck an der Auflagefläche 45 aufgehoben. Der Innendurchmesser des Kupplungselements 37 wird größer als der Aussendurchmesser des Werkzeugflansches, sodaß dieses entfernt bezw. durch ein anderes Werkzeug ausgetauscht werden kann.
Da die Steigung der konischen Fläche 38 über dem Reibungswinkel liegen muß, kann zur Erhöhung der kraftschliissigen Verbindung zwischen Werkzeug 39 und Spindel 40 noch eine zusätzliche Sicherung bekannter Art eingebaut werden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Prinzip einer solchen Sicherungsart dargestellt.
In die Werkzeugspindel 40 ist mindestens 1 Keilgehäuse 46 und im Ringzylinder 27 mindestens ein mit dem Gehäuse 46 korrespondierendes Keilgehäuse 47 eingebettet. Beide können sich relativ zueinander nur in Pfeilrichtung 34 und 41, also in Richtung Spindelachse bewegen. Die Sicherung gegen Radialbewegung ist nicht gezeichnet. Die auf das Werkzeug 39 mit der Arbeitsleistung wirkenden Kräfte versuchen das Kupplungsele ment 37 über die Werkzeuganlagefläche 45 nach unten in Pfeilrichtung 41 zu drücken, entgegen der Speichekraft des Druckmediums 32. Damit dieses Druckmedium 32 bei der Arbeitsleistung des Werkzeugs 39 entlastet wird, ist mindestens ein Keil 48 vorgesehen, welcher eine Schräge hat, die dem Reibungswinkel, zumindest annähernd, entspricht. Durch eine Feder 49 wird der Keil 48 beim Spannen des Werkzeugs 39 also bei Relativbewegung zwischen Ringzylinder 27 und Spindel 40 in Pfeilrichtung 34 an die Schulter 50 des Keilgehäuses 47 gedrückt, während der Keil 48 im Keilgehäuse 46 ständig an der Schulter 51 anliegt und so die Druckentlastung des Druckmediums 32 bewirkt.
Beim Lösen des Werkzeugs wird die Spindel 40 in Pfeilrichtung 34 zurückgezogen, eine am Spindelgehäuse nachstellbare Schrägfläche57 drückt über einen Stift 53 den Keil 48 in Pfeilrichtung 54 zurflck, bis eine zusätzliche, über dem Rèibungswinkel liegende Schrägfläche 55 am Keil diese Funktion iibernimmt und der Keil soweit in Pfeilrichtung 54 zurückgeschöben ist, daß eine weitere Relativbewegung zwischen Spindel 40 und Ringzylinder 27 in Pfeilrichtung 41 erfolgen und dadurch das Werkzeug gelöst bezw. umgetauscht werden kann.
Eine Feder 58 mit Ringscheibe 59 begrenzt den Weg des Bolzens in Pfeilrichtung 54, während in ëntgegengesetzter-Richtung der Weg durch einen Bund 60 begrenzt wird.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E

Anspruch WERKZEUGEINSPANNVORICHTUNG an insbesondere numerisch gesteuerten blasehlheh zum Bearbeiten von Werkstücken z.B. Werkzeugma schinen nach einem der Anspriiche 1 bis @ des Hauptpatentes P 16 02 920.2 dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die eine Partie des Überwurfelements aus einem die Werkzeugspindel in koaxialer Anordnung umgebenden Ringzylinder 27 besteht, der über das Kupplungselement 37 die Anlage fläche des Werkzeugs mit einen radial nach innen gerichteten senkrecht oder annähernd senkrecht ur Spindelachse laufenden Vorsprung 45 untergreift und in Richtung der Werkzeugscha@tachse hin und her beweglich gefUhrt ist, während die andere Partie 28 des Überwurfelements ## mit der Werkzeugspindel 40 fest verbunden ist, wobei zwischen diesen beiden zur tien des Überwurfelements das Kupplungselement 37 ein geschlossen ist Anspruch 2 WERKZEUGEINSPANNVORRICHTUNG nach Anspruch 1 d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die freibewegliche Partie des Überwurfelements unter der Wirkung einer Feder 32 steht, die bestrebt ist, sie mit ihrem als Gegenhaltestück dienenden radialen Vorsprung 36 auf die mit der Spindel fest verbundene andere Partie 28 des berwurfelementes und in Richtung auf das Werkzeug 39 zu drücken.

Anspruch 3 WERKZEUGEINSPANNVORRICHTUNG nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Feder veränderlich ist.

Anspruch 4 WTri?KZEUGLINSPANNV0i?RICHTuNG nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß die erste Partie des Überwurfelements die Gestalt eines Zylinders 27 hat, an dessen dem Werkzeug abgewandten axialen Ende eine radial nach innen vorspringende Abschlußwand 56 vorgesehen ist, die zur 'hrung des Zylinders 27 und zum Abstützen des dem Werkzeug abgewandten Endes der Feder 32 dient, daß das andere axiale Ende des Zylinders 27 mit einem Ring 36 verbunden ist, der den radial nach innen vorspringenden Ansatz zur Auflage des Kupplungselementes 37 darstellt und daß zwischen den beiden Partien des Zylinders 27 ein mit. der Spindel 40 fest verbundener Ring 28 eingeschlossen ist.

Anspruch 5 WERKZEUGEINSPANNVORRICHTUNG nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Ring 28 mit seinem Außendurchmesser 30 zur Führung des Ringzylinders 27 dient.

Anspruch 6 WERKZEUGENSPANNVORICHTUNG nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Ring 28 mit dem Kupplungsst<ick 37 in einer schräg zur Spindelaxrichtung verlaufenden Fläche, also konisch zusammenwirkt.

Anspruch 7 WEHKZUGEINSPANNVOHICHTUNG nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußrand 56 zum Spannen der Feder 32 an sich bekannte, nicht gezeichnete nachstellbare Organe aufweist.

Anspruch 8 WERKZEUGEINSPANNVORRICHTUNG nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Ring 36 in Spindelaxrichtung z.B.

durch Gewinde oder Gewindering 57 nachstellbar ist.

Anspruch 9 WERKZEUGEINSPANNVORRICHTUNG nach Anspruch 2, 3 oder 4 daddurch gekennzeichnet, daß das Federeleinent 32 aus einer die Werkzeugspindel umgebenden, sich aus mehreren um die Längsmittelachse der Spindel herum verteilten Schraubenfedern besteht.

Anspruch 10 WERKZEUGEINSPANNVORRICHTUNG nach Anspruch 2,3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement aus einer Flachfederanordnung nach Art der Eisenbahnpufferfedern besteht.

Anspruch 11 WERKZEUGEINSPANNV0RRICHTUNG nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die freibewegliche Partie des Überwurfelements unter der Wirdung einer mit Hilfe eines hydraulischen oder pneumatischen Mediums ausgeübten Speiche#kraft steht.

Anspruch 12 WERKZEUGEINSPANNVORRICHTUNG nach Anspruch 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement 37 aus einem Ring oder einer ringartigen Anordnung von im Kreis herum aufeinanderfolgenden Stahlsegmenten, die in Gummi oder Kun-ststoffmaterial mit gummiähnlichen Eigenschaften eingebettet sind, besteht, der bezw. die die Erweiterung des Werkzeugs von außen her beim Spannen in einem Ansatz 45 umgibt bezw. umgeben und an deren Umfangsfläche von außen her anliegt bezw. anliegen.

Anspruch 13 WEflKZEUGEINSPANNVOPRiCH.TUNG nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, daß zur starren Verbindung mindestens ein Keil 4S mit einer Schräge entsprechend dem Reibungswinkel dient, der einerseits mindestens in einem Keilgehäuse 46 in der Spindel 40 und andererseits in mindestens einem KeilEehS,use 47 am Überwurfelement in Richtung senkrecht zur Spindelachse beweglich geführt ist.

Anspruch 14 WERKZ EUGEINSPANNV ORH I CHTUNG nach Anspruch 12 und 13 dadurch gekennzeichnet, daß zum Vorschieben des Keils eine Feder 49 und zum Zurückschieben ein Bolzen 53 dient.

Anspruch 15 WERKZEUGEINSPANNVORRICHTUNG nach Anspruch 12 bis 14 dadurch gekennzeichnet, daß zum Zurlickschieben des Keils. 48 bis kurz vor dem vollständigen Eindringen hinter den Aussendurchmesser der Werkzeugspindel, d.h. solange die noch im Reibungswinkel liegende Partie des Keils 48 mit der Schulter 50 des Keilgehäuses 47 Kontakt hat, eine schräge Auflauffläche 57 mit dem Bolzen 53 zusammenwirkt und danach eine am Keil 48 befindliche, über dem Weibungswinkel liegender Fläche 55 mit der Schulter 50 des Keilgehäuses 47 zusammenwirkt und den Keil 48 zuriickschiebt, wenn die Spin del 40 in Pfeilrichtung 34 zuriickgezogen wird und dadurch eine Relativbewegung zwischen Spindel 40 und Ringzylinder 27 in Pfeilrichtung 41 erfolgt.

Anspruch 16 WERKZEUGEINSPANNVORRICHTUNG nach Anspruchs 15 dadurch gekennzeichnet, daß die Anlauffläche 57 nachstellbar ausgebildet ist.

Anspruch 17 WERKZEUGEINSTELLVORRICHTUNG nach Anspruch 15 und 16 dadurch gekennzeichnet, daß die Anlauffläche 57 durch eine Konusring 52 gebildet wird.

L e e r s e i t e