-
-
Vorrichtung zum Einspannen von Wechselkassetten
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einspannen von
mit Bearbeitungswerkzeugen bestückten Wechselkassetten in einem Werkzeugträger einer
Werkzeugmaschine mit in diesen eingesetzten Werkzeughaltern, mit denen die Wechselkassetten
jeweils über einen in Achsrichtung verstellbar angeordneten Zuganker einspannbar
sind.
-
Die Verspannung eines Zugankers mit einem Werkzeughalter wird bisher
mittels Druckschrauben oder Druckfedern bewerkstelligt, die sich an diesen abstützen.
Die Druckschrauben sind hierbei jeweils in einer zur Längsachse des Zugankers geneigt
verlaufenden in den Werkzeughalter eingearbeiteten Gewindebohrung eingeschraubt
und wirken mit ihrem freien Ende auf den mit einer diese aufnehmenden Aussparung
versehenen Zuganker ein. Das Verspannen und Lösen der Wechselkassette, in die der
Zuganker eingreift, ist bei dieser Ausgestaltung somit nur von Hand möglich und
erfordert jeweils einen erheblichen Zeitaufwand, ein selbsttätiger Werkzeugwechsel
kann daher
nicht vorgenommen werden. Dagegen kann, um eine Wechselkassette
von dem Zuganker mit Hilfe eines Handhabungsgerätes abnehmen zu können, die Spannkraft
der über mit dem Zuganker fest verbundenen Zwischenglieder auf diesen in Einspannlage
einwirkenden aus einem Tellerfederpaket bestehenden Druckfedern mit Hilfe einer
gesondert zustellbaren Betätigungseinrichtung in Form eines von Druckmittel beaufschlagbaren
mit einem Druckübersetzer versehenen Kolbens überwunden werden. Der dazu erforderliche
Bauaufwand ist aber erheblich. Vor allem ist hierbei von Nachteil, daß der Werkzeugträger,
um die in ihrem Außendurchmesser groß bauenden Druckfedern aufnehmen zu können,
in besonderer Weise ausgebildet sein muß und damit als Sonderkonstruktion teuer
in der Herstellung ist und daß bei jedem Werkzeugwechsel von der Betätigungseinrichtung,
mittels der die Kraft der Druckfedern zu überwinden ist, einseitig auf den Werkzeugträger
eine hohe, der ständig an diesem sich abstützenden Spannkraft entgegenwirkende Kraft
ausgeübt wird. Und da das selbsttätige Wechseln einer mit einem Werkzeug bestückten
Kasette in kurzer Zeit erfolgen soll, wirkt dabei auf den Werkzeugträger jeweils
schlagartig ein hohes Kippmoment ein, durch das dessen Lagerung stark beansprucht
und die Einstellung der anderen Werkzeuge mitunter verändert wird. Außerdem kann
bei großer Auskragung eines Werkzeuges die Kraft der Druckfedern mitunter überwunden
werden, so daß eine eingespannte Kassette nicht fest genug eingespannt ist und Fertigungsungenauigkeiten
unumgänglich sind.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Einspannen
von Wechselkastetten der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels der diese nicht
nur stets sicher und lageorientiert in einem Werkzeugträger einzuspannen
sind,
sondern bei der auch ein Werkzeugwechsel selbsttätig vorgenommen werden kann, ohne
daß dazu ein großer Bauaufwand notwendig ist und ohne daß der Werkzeugträger zur
Abstützung der Spannkraft und der diesen entgegengerichteten Kraft beim Lösen der
Einspannung einer Wechselkassettedabei belastet wird. Der Zuganker soll vielmehr
im verspannten Zustand fest mit dem in den Werkzeugträger eingesetzten Werkzeughalter
verbunden sein, so daß ein selbsttätiges Lösen der Wechselkassetteausgeschlossen
ist.
-
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Zuganker mittels
zwei oder mehrerer sich an diesem abstützender radial verstellbarer Klemmkörper
in Form von Kugeln, Rollen oder Prismen, die durch an einem in den Zuganker eingesetzten
und vorzugsweise durch eine Servoeinrichtung axial verschiebbaren Spannkolben und/oder.
an dem Werkzeughalter oder einem mit diesem fest verbundenen Zwischenstück angearbeiteten
in Achsrichtung geneigten Schrägflächen betätigbar sind, mit dem Werkzeughalter
verspannbar ist, und daß in Einspannlage der Wechselkassetteder Zuganker über die
durch den Spannkolben arretierten Klemmstücke mit dem Werkzeughalter oder dem Zwischenstück
verriegelt ist.
-
Zweckmäßig ist es hierbei, die Klemmkörper in vorzugsweise gleichmäßig
über den Umfang verteilt in den Zuganker eingearbeiteten Ausnehmungen radial verstellbar
zu führen, wobei deren der Wechselkassette zugekehrte Flächen als vorzugsweise achssenkrecht
verlaufende Abstützflächen für die Klemmkörper ausgebildet sind, und den Spannkolben
in einer auf der der Servoeinrichtung zugekehrten Stirnseite offenen Ausnehmung
des
Zugankers in diesen einzusetzen und vorzusehen, daß dieser mit dem Betätigungsglied
der Servoeinrichtung selbsttätig koppelbar und in einer Endstellung entriegelbar
ist.
-
Zur Arretierung der Klemmkörper sollte ferner der Spannkolben einen
Bund, eine vorzungsweise konvex gekrümmte Schrägfläche oder dgl. aufweisen, an dem
diese bei verriegeltem Zuganker abgestützt sind, dagegen sollte der Spannkolben
zur Entriegelung der Klemmkörper mit einer dv teilweise aufnehmenden ringnutartigen
Freisparung versehen sein.
-
Die an dem Spannkolben angearbeiteten zur radialen Verstellung der
Klemmkörper vorgesehene Schrägfläche ist in einfacher Weise durch einen kegelig
oder konvex gekrümmt gestalteten Abschnitt zu bilden, der in die diese teilweise
aufnehmende Freisparung übergeht. In gleicher Art können #die in den Werkzeughalter
oder das Zwischenstück eingearbeiteten, die Klemmkörper abstützenden Schrägflächen
durch eine Ringnut mit kegelig gestaltetem Ubergang gebildet werden.
-
Angebracht ist es ferner, den Spannkolben und den Zuganker zu dessen
axialer Verschiebung bei gelöster Verriegelung der Klemmkörper mit zusammenwirkenden
Anschlagflächen auszustatten.
-
Werden Prismen als Klemmkörper vorgesehen, sollten diese jeweils zwei
entgegengesetzt zueinander geneigt verlaufende mit den in den Spannkolben und den
Werkzeughalter oder das Zwischenstück eingearbeiteten Schrägflächen zusammenwirkende
Gegenflächen aufweisen.
-
Um leicht Anpassungen und exakte Einstellungen vornehmen zu können,
ist es des weiteren vorteilhaft, das Zwischenstück als den Zuganker aufnehmende
in einer Bohrung des Werkzeughalters vorzugsweise mittels eines Schraubgewindes
axial verstellbar eingesetzten Hülse auszubilden und diese zum Ausgleich von unumgänglichen
Fertigungstoleranzen im Bereich der Klemmkörper in radialer Richtung elastisch verformbar
auszubilden, wobei dazu der Werkzeughalter mit einer ringnutförmigen Freisparung,
so daß sich die Hülse radial verformen kann, versehen sein sollte.
-
Zum Ausgleich von unvermeidbaren Fertigungstoleranzen kann der Zuganker
aber auch eine in Achsrichtung elastisch verformbare Zone aufweisen, die durch einen
oder mehrere in diesen eingearbeitete vorzugsweise achssenkrecht gerichtete Einschnitte
gebildet sein kann.
-
Zur Umlenkung der auf eine winkelversetzt angeordnete Wechselkassetteeinwirkenden
Spannkraft ist es angebracht, den Zuganker mit einem Ansatzstück zu versehen und
mit diesem über zugeordnete Schrägflächen in Spannrichtung zwangläufig zu verbinden.
-
Die Koppelung des Betätigungsgliedes der Servoeinrichtung mit dem
Spannkolben kann in der Weise vorgenommen werden, daß dieser eine stirnseitig offene
Freisparung aufweist, in die ein von dem Betätigungsglied in axialer Richtung abstehender
Ansatz einführbar ist und wobei in den Spannkolben ein bei dessen Axialverschiebung
radial nach innen verstellbarer Rastbolzen eingesetzt ist, der in eine in den Ansatz
des Betätigungsgliedes eingearbeitete Bohrung einrastbar ist.
-
Um den Rastbolzen in Ausgangslage zurückzuführen und damit die Koppelung
selbst lösen zu können, ist es angebracht, in der Bohrung des Ansatzes einen in
Endlage des Kupplungsgliedes auf diesen einwirkenden radial verstellbaren Stift
einzusetzen, der auf seiner Außenfläche kegelförmig ausgebildet und durch eine in
den Werkzeughalter oder das Zwischenstück eingearbeitete in Achsrichtung geneigte
Anlagefläche verschiebbar ist.
-
Zur Koppelung des Betätigungsgliedes mit dem Spannkolben ist es aber
auch möglich, in diesen in zwei oder mehreren vorzugsweise gleichmäßig über den
Umfang verteilt angeordneten Ausnehmungen eingesetzte Kugeln vorzusehen, die in
in das Betätigungsglied und den Werkzeughalter bzw. das Zwischenstück eingearbeitete
umlaufende,im Querschnitt kreissegmentförmig oder dreieckförmig ausgebildete Freisparungen
einführbar sind.
-
Außerdem ist es zweckmäßig, den Spannkolben mittels des in die in
den Werkzeughalter oder das Zwischenstück eingearbeiteten Ausnehmung einführbaren
Rastbolzens bzw. der in die Ringnut eingreifenden Kugeln in einer Endlage zu arretieren.
-
Die Servoeinrichtung ist in einfacher Ausgestaltung aus einem in Richtung
des Zugankers verstellbar angeordneten Zylinder und einem in diesen eingesetzten
beidseitig von einem Druckmittel beaufschlagbaren Kolben zu bilden, an dem das mit
dem Spannkolben zusammenwirkende Betätigungsglied angebracht ist, wobei der Zylinder
bei einer Verstellung des Spannkolbens mit einer diesem zugekehrten Stirnfläche
an dem Werkzeughalter abgestützt ist.
-
Um die Zustellung des Zylinders auf einfache Weise vornehmen zu können,
sollte dieser mittels eines an der dem Zuganker abgekehrten Stirnseite angeformten
Ansatzstückes verschiebbar in einem ortsfesten Druckmittelzuführungsring gelagert
sein und mit diesem zwei an den jeweiligen dem Kolben zugeordneten Druckraum angeschlossene
Druckkammern bilden.
-
Nach einer andersartigen Ausgestaltung können aber auch, um nicht
die zur Verstellung des Zugankers erforderliche Kraft von außen mittels der Servoeinrichtung
auf diesen übertragen zu müssen, zur Erzeugung der auf die Wechselkassette einwirkenden
Spannkraft eine oder mehrere Druckfedern, vorzugsweise ein Tellerfederpaket, vorgesehen
werden, die an dem Spannkolben und dem diesen aufnehmenden Zuganker abgestützt sind
und deren Druckkraft über die an dem Spannkolben und dem Werkzeughalter angearbeiteten
Schrägflächen anliegenden Klemmkörper auf den Zuganker übertragbar ist.
-
Wird hierbei die an dem Spannkolben angearbeitete Schrägfläche als
konvex gekrümmte Kurve, die bis zu 100 zur Längsachse geneigt sein kann, ausgebildet,
so werden nicht nur die vorhandenen Toleranzen ausgeglichen, sondern die sich degressiv
vermindernde Kraft der Druckfedern wird durch den unterschiedliche Verstellweg der
als Kugeln ausgebildeten Klemmkörper derart beeinflußt, daß die auf den Zuganker
einwirkende Kraft nahezu über den gesamten Verstellbereich konstant ist. Die Wechselkassette
wird somit stets, unabhängig von der jeweiligen Lage der Klemmkörper,mit der gleichen
Kraft gespannt.
-
Zweckmäßig ist es hierbei des weiteren, zur Hubbegrenzung der vorgespannten
Druckfedern in den Zuganker ein Anschlagring einzusetzen, durch den der Verstellweg
des Spannkolbens begrenzt ist.
-
Die auf den Spannkolben einwirkende Servoeinrichtung kann bei einer
derartigen Ausgestaltung in einfacher Weise aus einem in einem Zylinder verschiebbar
eingesetzten und von Druckmittel beaufschlagbaren Kolben gebildet werden, durch
dessen aus dem Zylinder ragende Kolbenstange der Spannkolben zum Lösen der von den
Klemmkörpern bewirkten Verriegelung entgegen der Kraft der Zugfedern betätigbar
ist.
-
Um das Eindringen von Schmutz zu verhindern, ist es ferner angebracht,
die den Zuganker aufnehmende in den Werkzeughalter eingearbeitete Bohrung ein- oder
beidseitig durch in den Zuganker und/oder den Werkzeughalter eingesetzte und die
den Spannkolben aufnehmende Ausnehmung des Zugankers durch eine oder mehrere in
diesen und/oder den Spannkolben eingesetzte Dichtungen stirnseitig abzudichten.
-
Der mit einem in die Wechselkassette eingreifende Kopf versehene Ansatz
des Zugankers kann an diesen angeschraubt, vorzugsweise auf einen an diesem angeformten
Gewindezapfen aufgeschraubt werden.
-
Die gemäß der Erfindung ausgebildete Vor#richtung zum Einspannen von
Wechselkassetten ist nicht nur einfach in der konstruktiven Ausgestaltung und damit
auf wirtschaftliche Weise herzustellen, sondern auch leicht zu betätigen und gewährleistet
vor allem eine stets zuverlässige Verspannung des in die Wechselkassetten eingreifenden
Zugankers. Wird nämlich der Zuganker mittels radial verstellbarer Klemmkörper, die
über Schrägflächen durch einen Spannkolben betätigbar sind, in dem Werkzeughalter
verspannt und in Einspannlage der Wechselkassette wiederum mit Hilfe der Klemmkörper
mit diesem verriegelt, so ist es möglich, einen Werkzugwechsel vollautomatisch in
kurzer Zeit vorzunehmen.
-
Dabei ist von besonderem Vorteil, daß der z. B. als Scheibenrevolver
ausgebildete Werkzeugträger einer Werkzeugmaschine weder durch die beim Verspannen
des Zugankers noch durch die beim Lösen dieser Verspannung auftretenden Kräfte in
einem erheblichen Maße beansprucht wird, diese Kräfte werden vielmehr, da sich die
Servoeinrichtung lediglich an dem Werkzeughalter bzw. dem Spannkolben abstützt,
in diesem ausgeglichen. Einseitige Belastungen, die sich ungünstig auf die Lagerung
des Werkzeugträgers und damit auch auf die anderen Werkzeuge auswirken, treten somit
nicht auf, auch ist die zum Spannen des Zugankers und Entriegeln der Klemmkörper
aufgrund der vorgesehenen Ausgestaltung erforderliche Kraft äußerst gering, dennoch
ist eine stets zuverlässige und betriebssichere Einspannung einer Wechselkassette
gewährleistet.
-
In der Zeichnung sind drei gleichartige Ausführungsbeispiele der gemäß
der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung zum Einspannen von Wechselkassetten dargestellt
und nachfolgend im einzelnen erläutert. Hierbei zeigen, jeweils im Schnitt: Fig.
1 die Spannvorrichtung mit einer gespannten Wechselkassette, Fig. 2 die Spannvorrichtung
nach Fig. 1 in einer vergrößerten Darstellung,
Fig. 3 die Spannvorrichtung
nach Fig. 2 mit als Prismen ausgebildetem Klemmkörper, Fig. 4 Die Spannvorrichtung
nach Fig. 1 in einer andersartigen Ausgestaltung mit durch die Servoeinrichtung
gelösten Zuganker, Fig. 5 die Spannvorrichtung nach Fig. 4 mit einer mittels des
verriegelten Zugankers eingespannten Wechselkassette, Fig. 6 die Spannvorrichtung
nach Fig. 4 mit einer eingespannten abgewinkelt zu dem Zuganker angeordneten Wechselkassette
und Fig. 7 eine Spannvorrichtung mit auf den Spannkolben einwirkenden Druckfedern.
-
Die in den Fig. 1, 4 bis 6 sowie 7 mit 31 bzw. 31' bzw. 1o1 bezeichnete
Vorrichtung dient zum Einspannen von Wechselkassetten 6 bzw. 6", die mit unterschiedlich
ausgebildeten Werkzeugen 8 bzw. 8" bestückt sein können, in einem einer Werkzeugmaschine
zugeordneten Werkzeugträger 1. Dazu ist der um eine Achse drehbar
und
in unterschiedlichen Winkelstellungen fixierbare Werkzeugträger 1 mit einer Vielzahl
von achsparallelen Ausnehmungen 2 versehen, in die Werkzeughalter 3 bzw.
-
3'', die in Nuten 5 bzw. 5'' die Wechselkassetten 6 bzw. 6'' aufnehmen,
eingesetzt sind. Zur Befestigung der Werkzeughalter 3 bzw. 3'' ist jeweils ein in
einer in den Werkzeugträger 1 eingearbeiteten Bohrung 11 eingesetzter Querkeil 12
vorgesehen, der mit einer Verzahnung 13 in eine an dem Werkzeughalter 3 bzw.
-
3'' angebrachten Gegenverzahnung 14 eingreift. Mittels eines eingeschraubten
Deckels 15, in dem eine auf den Querkeil 12 einwirkende Schraube 16 gehalten ist,
ist die Bohrung 11 verschlossen.
-
Zur Verspannung der Wechselkassetten 6 bzw. 6'' ist ein in einer Bohrung
4, 4', 4'', 4''' des Werkzeughalters 3, 3 " in Achsrichtung verstellbar angeordneter
Zuganker 21 bzw. 21' bzw. 21'' bzw. 21 " ' vorgesehenr der bei den Ausgestaltungen
nach den Fig. 1, 4 und 5 sowie 7 unmittelbar mittels eines an einem angeformten
oder angeschraubten Ansatzes 22 bzw. 22' bzw. 22''' angeformten Kopfes 23 bzw. 23'
bzw. 23 " ', bei der Ausgestaltung nach Fig. 6 dagegen über ein achssenkrecht angeordnetes
Ansatzstück 22''tun eine in die Wechselkassette 6 bzw. 6 " eingearbeitete Aufnahmenut
7 bzw.
-
7'' eingreift. Die Verstellbewegungen des Zugankers 21'' werden bei
der Ausgestaltung nach Fig. 6 mittels zusammenwirkender, an einer Nase 29 des Zugankers
21'' und einer in das Ansatzstück 22 " , das in einer achssenkrecht verlaufenden
Bohrung 4''' des Werkzeughalters 3 " ' verschiebbar eingesetzt ist, eingearbeiteten
Aussparung 30 angebrachter Keilflächen 29' und 30' umgelenkt.
-
Zur Rückstellung des mittels des Kopfes 23'' in die Aufnahmenut 7''
eingreifenden Ansatzstückes 22 " ist eine Feder 18 vorgesehen, die sich an einem
in die Bohrung 4 " ' eingesetzten Abschlußdeckel 17 abstützt.
-
Die Wechselkassetten 6 bzw. 6" sind bei den Ausgestaltungen nach den
Fig. 1 und 4 bis 6 mittels der jeweils in der in den Werkzeughalter 3 bzw. 3'' eingearbeiteten
Bohrung 4, 4', 4 " axial verschiebbar angeordneten Zuganker 21, 21', 21'' verspannbar.
Dazu dient die Spannvorrichtung 31, 31', die aus einem in einer Bohrung 24 bzw.
24' des Zugankers 21, 21', 21'' verschiebbar eingesetzten Spannkolben 32 bzw. 32'
und in Ausnehmungen des Zugankers 21, 21', 21'' radial verstellbar angeordneten
Klemmkörpern 33 bzw. 42 besteht. Zur Verstellung des Spannkolbens 32, 32' ist eine
Servoeinrichtung 71 vorgesehen, die zustellbar in einem an einer Halterung 61 mittels
Schrauben 63 befestigten, mit Druckmittelanschlüssen 64 und 65 ausgestatteten Druckmittelzuführungsring
62 angeordnet ist.
-
Die Servoeinrichtung 71 besteht aus einem axial zustellbaren Zylinder
72 und einem in diesen eingesetzten, beidseitig von Druckmittel beaufschlagbaren
Kolben 73, dessen Kolbenstange als mit dem Spannkolben 32, 32' koppelbares Betätigungsglied
74 bzw. 74' ausgebildet ist. Der Zylinder 72 weist hierbei einen in diesen eingeschraubten
Ansatz 78 auf, der verschiebbar in dem Druckmittelzuführungsring 62 gelagert ist.
Den Druckräumen 79 und 80 wird Druckmittel von den Anschlüssen 64 und 65 über in
den Ansatz 78 eingearbeitete Druckmittelkanäle 81 bzw. 82 zugeleitet, die über Druckkammern
83 bzw. 84 mit den Anschlüssen 64 bzw. 65 verbunden sind. Die Druckkammern 83
und
84 sind durch ein mit dem Ansatz 78 verschraubtes Endstück 87 gebildet und weisen
Druckflächen 85 und 86 auf, bei deren Beaufschlagung der Zylinder 72 axial verstellbar
ist Zur formschlüssigen Verbindung des Spannkolbens 32 mit dem Betätigungsglied
74 der Servoeinrichtung 71 ist bei dem Ausfüllrungsbeispiel nach Fig. 1 ein in einer
radial gerichteten Bohrung 46 verstellbar eingesetzter Rastbolzen 47 vorgesehen,
der in eine in das Betätigungsglied 74 eingearbeitete Bohrung 89 einführbar ist.
Damit das Betätigungsglied 74 dazu in den SpannkoLben 32 eingreifen kann, weist
dieser stirnseitig eine halbkreisförmige Freisparung 45 auf und das Betätigungsglied
74 ist mit einem entsprechend ausgebildeten Ansatzstück 88 versehen, so daß diese
Teile ineinandergesteckt und mittels des Bolzens 47, der bei einer Verschiebung
des Spannkolbens 32 zwangläufig in die Bohrung 89 einführbar ist, miteinander verbunden
werden können.
-
Die Koppelung des Betätigungsgliedes 74' mit dem Spannkolben 322 erfolgt
bei den Ausführungsvarianten nach den Fig. 4 bis 6 mittels in Ausnehmungen 58 des
Spannkolbens 32' radial verstellbar eingesetzter Kugeln 57, die in eine in das Betätigungsglied
7aW eingearbeitete Ringnut 76 mit kreissegmentartigem Querschnitt einrastbar sind.
Außerdem sind die Kugeln 57 durch das Betätigungsglied 74 auch teilweise in eine
ringnutförmige Ausnehmung 56 einführbar, so daß der Spannkolben 32 in einer Endlage
verrastbar ist.
-
Bei der in den Fig 1, 2 und 3 gezeigten Stellung des Spannkolbens
32 ist der Zuganker 21 mit dem Werkzeughalter 3 verspannt und in dieser Lagezuordnung
fixiert, so daß die Wechselkassette6 fest in dem Werkzeughalter 3
gehalten
ist. Die als Kugeln 33 oder Prismen 42 ausgebildeten, in den in den Zuganker 21
eingearbeiteten gleichmäßig über den Umfang angeordneten Ausnehmungen 34 eingesetzten
Klemmkörper stütæn sich dabei an einer an dem Werkzeughalter 3 vorgesehenen Schrägfläche
40 und einer Anlagefläche 35 des Zugankers 21 ab und werden in dieser Position durch
einen an dem Spannkolben 32 angebrachten Bund 41 arretiert.
-
Um die Slemmkörper 33 bzw. 42 in diese Lage zu bringen, war bei gelöstem
Zuganker 21 - die Klemmkörper 32 bzw.
-
42 greifen in diesem Betriebszustand teilweise in die in den Spannkolben
32 eingearbeitete Ringnut 36 ein -der in der Bohrung 24 eingesetzte Spannkolben
32 mit Hilfe der Servoeinrichtung 71 nach rechts zu verschieben.
-
Durch die an dem Spannkolben 32 angeformte Schrägfläche 37 werden
dabei die Klemmmkörper 33 bzw. 42 nach außen gegen eine durch eine Ringnut 39 geschaffene
Schrägfläche 40 des Werkzeughalters 3 gedrückt. Die Klemmkörper 33 bzw. 42 führen
dabei aber nicht nur eine Radialbewegung aus, sondern diese werden aufgrund der
Neigung der Schrägflächen 37 und 40 auch axial verschoben Und da sich die 1##lemmkörper
33 bzw. 42 dabei an der Anlagefläche 35 des Zugankers 21 abstützen, wird dieser
ebenfalls in axialer Richtung verschoben und gespannt.
-
Sobald der Spannkolben 32 die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Lage
einnimmt und die Klemmkörper 33 bzw. 42 sich somit an dem Bund 41 abstützen, ist
deren Verstellbewegung beendet und der Zuganker 21 ist mit dem Werkzeugträger 3
verriegelt.
-
Die in Fig. 3 dargestellten als Prismen 42 ausgebildeten Kleminkörper
weisen1 um eine Axialbewegung ausführen zu
können, mit den Schrägflächen
37 und 40 zusammenwirkende Keilflächen 43 bzw. 44 auf. Anstelle der Kugeln 33 bzw.
der Prismen 42 können auch z. B. ballig ausgebildete Rollen als Klemmkörper vorgesehen
werden.
-
Um unumgängliche Fertigungstoleranzen auf einfache Weise ausgleichen
zu können, ist der Zuganker 21 mit einer elastisch verformbaren Zone 25 versehen,
die durch mehrere achssenkrecht gerichtete Einschnitte 26 gebildet ist.
-
Bei den Ausgestaltungen nach den Fig. 4 bis 6 ist der Zuganker 21',
21'' in einem in dem Werkzeughalter 3, 3' angeordneten, als Hülse ausgebildeten
Zwischenstück 54 verschiebbar eingesetzt, das mit einer ringnutförmigen Ausnehmung
55 zur Aufnahme der Klemmkörper 33 versehen ist. Das Zwischenstück 54 ist hierbei
in das in die Bohrung 4', 4'' eingearbeitete Gewinde 9 eingeschraubt, so daß auf
einfache Weise Lagekorrekturen und somit Anpassungen vorgenommen werden können.
-
Außerdem ist das Zwischenstück 54 im Bereich der Klemmkörper 33 zum
Ausgleich von'Fertigungstoleranzen radial verformbar. Um dies zu ermöglichen, weist
der Werkzeughalter 3 32 eine Freisparung 1o auf, so daß sich, wie dies in Fig. 6
dargestellt ist, das Zwischenstück 54 leicht verformen kann.
-
Gemäß der Darstellungen in den Fig. 1, 5 und 6 ist die Wechselkassette6,
6'' mittels des Zugankers 21, 21' bzw.
-
21'' fest in dem Werkzeughalter 3 bzw. 3' eingespannt und über die
Klemmkörper 33 mit diesem in Spannstellung verriegelt. Die in den Ausnehmungen 34
des Spannkolbens 32 bzw. 32 gehaltenen Klem#cörper 33 greifen hierbei
im
verspannten Zustand des Zugankers 21, 21' bzw. 21'' teilweise in die Ausnehmungen
39 des Werkzeughalters 3 bzw. die Ausnehmungen 55 des Zwischenstückes 54 ein, so
daß die Wechselkassette 6 bzw. 6'§ über diese Verbindung mit dem Werkzeughalter
3 bzw. 3'8 fest verspannt ist.
-
Um die Verriegelung zu lösen, ist, ausgehend von dem in Fig. 5 dargestellten
Betriebszustand, dem Druckraum 79 der Servoeinrichtung 71 über den Druckmittelanschluß
64 des Druckmittelzuführungsringes 62 Druckmittel zuzuführen Da der dem Druckraum
79 zugeordnete Druckmittelzuführungskanal 81 über die zwischen dem Druckmittelzuführungsring
62 und dem Ansatz 78 vorgesehene Druckkammer 83 erfolgt, baut sich in dieser ebenfalls
ein geringer Druck auf, so daß nicht nur der Kolben 73, sondern gleich zeitig auch
der Zylinder 72 der Servoeinrichtung 71 bis zur Anlage der Stirnfläche 77 an dem
Werkzeughalter 3 bzw. 3BB nach links ausgefahren wird. Sobald sich die Servoeinrichtung
71 an dem Werkzeughalter 3 bzw. 3'' abstützt, wird der Druck in dem Druckraum 79
entsprechend dem Druck des zugeführten Druckmitteldruckes erhöht und das Betätigungsglied
74 bzw. 74' wird in die Freisparung 45 bzw die Bohrung 60 des Spannkolbens 32 bzw.
32' eingeführt, Über die sich an der Anlagefläche 59 bzw. So' des Spannkolbens 32,32
abstützende Stirnfläche 92 bzw. 75 des Betätigungsgliedes 74 bzw. 74' wird sodann
die von dem Kolben 73 ausgeübte Kraft auf den Spannkolben 32 bzw. 32' übertragen
und dieser wird ebenfalls nach links verschoben.
-
Sobald die in den Spannkolben 32, 32' eingearbeitete ringnutartige
Freisparung 36 eine Lage einnimmt, in der die Klemmkörper 33, 42 in diese eingreifen
können, ist die Verriegelung gelöst und der Zuganker 21, 21' bzw. 21'' entspannt.
Durch die Schrägflächen 40 der Ringnut 39
bzw. 55 werden nämlich
die unter Spannung gehaltenen Klemmkörper 32, 43 nach innen abgewiesen, der Zuganker
21, 21' bzw. 21'' kann entsprechend dem vorgegebenen Verstellweg des Kolbens 73,
da sich die Stirnfläche 52 bzw. 53 des Spannkolbens 32, 32' an einer Gegenfläche
27 bzw. 28 des Zugankers 21, 21', 21'' anlegt, verschoben werden und die Werkzeugkassette6
bzw. 6" ist leicht auszuwechseln.
-
Ist dieser selbsttätig ablaufende Vorgang beendet, wird über den Druckmittelanschluß
65 des Druckmittelzuführungsringes 62 dem Druckraum 80 des Zylinders 72 Druckmittel
zugeführt. Der Kolben 73 wird dadurch, da sich der Zylinder 72 über die Stirnflächen
77 weiterhin an dem Werkzeughalter 3 bzw. 3'' abstützt, nach rechts verschoben und
der mit dem Betätigungsglied 74 bzw. 74' fest verbundene Spannkolben 32 bzw. 32'
wird mitgenommen. Beim Einführen des Betätigungsgliedes 74'sind nämlich die Kugeln
57 in der Ringnut 56 eingerastet bzw. der Rastbolzen 47 wurde durch die angeformte
Kegelfläche 48, die mit einer in den Werkzeughalter 3 eingearbeiteten kegelig ausgebildeten
Ausnehmung 49 zusammenwirkt, in die Bohrung 89 zwangläufig eingeführt. Durch diese
Zustellbewegung des Spannkolbens 32 bzw. 32' werden die Klemmkörper 33 in der bereits
beschriebenen Weise nach außen und axial verschoben, so daß der Zuganker 21, 21',
21'' in Einspannlage der Wechselkassette6, 6 " wiederum verriegelt ist.
-
Sobald der Spannkolben 32 bzw. 32' eine Lage einnimmt, in der die
Kugeln 57 bzw. der Rastbolzen 49 in die Ringnut 56 bzw. die Ausnehmung 49 einführbar
sind, wird die Verbindung zwischen diesem und dem Betätigungsglied 74 bzw. 74' selbsttätig
gelöst. Die Kugeln 57 werden nämlich durch die kreissegmentförmig gestaltete Ringnut
76
nach außen gedrückt bzw. der Rastbolzen 49 wird durch einen
in der Bohrung 89 verschiebbar angeordneten Stift 9o, der mit einer angeformten
Kegelfläche 91 sich an einer Anlagefläche 51 der diesen bei der Verstellbewegung
nach links aufnehmenden Aussparung So anlegt und radial nach innen geschoben wird,
nach außen in die Ausnehmung 49 gedrückt, so daß der Spannkolben 32 bzw.
-
32' in der Endlage auf diese Weise sicher arrtiert ist.
-
Bei der in Fig. 7 dargestellten Vorrichtung 1o1 wird die auf die Wechselkassette
6 einwirkende Spannkraft durch Druckfedern 108 erzeugt, die als Tellerfederpakete
ausgebildet sind und sich an der Stirnfläche 113' einer in den Zuganker 21g' eingearbeiteten
Bohrung 113, die den Spannkolben 1o2 aufnimmt, sowie einer an diesen angebrachten
Stirnfläche 1142 abstützen. Mittels eines an dem Spannkolben 1o2 vorgesehenen Zapfens
114 sind die Druckfedern 108 geführt Als Klemmkörper dienen bei diesem Ausführungsbeispiel
Kugeln 103 die jeweils in einer in den Zuganker 21 " eingearbeiteten Ausnehmung
104 gehalten sind und sich an der Fläche 105 abstützen. Der Spannkolben 1o2 ist
wiederum mit einer die Kugeln 103 teilweise aufnehmenden Ringnut 1o6 und einer sich
an diese anschließenden Schrägfläche 107 versehen, die konvex gekrümmt ausgebildet
ist. Auch der Werkzeughalter 3 weist eine Ringnut 109 sowie eine geneigt verlaufende
Schrägfläche 11o auf, an der die Kugeln 103 in Einspannlage der Wechselkassette
6 anliegen.
-
Die Servoeinrichtung 121 besteht aus einem Zylinder 122 und einem
in diesen eingesetzten Kolben 123, dessen
Kolbenstange 124 aus
dem Zylinder 122 herausragt und einem an dem Spannkolben 1o2 angeformten Zapfen
119 zusammenwirkt. Wird dem Druckraum 125 der Servoeinrichtung 121 über den Anschluß
127 Druckmittel zugeführt, so wird der Kolben 123 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder
126 nach links verschoben und die Kolbenstange 124 legt sich an dem Zapfen 119 an.
Wird der Druck weiter erhöht, so wird der Spannkolben 1o2 entgegen der Kraft der
vorgespannten Druckfeder 1o8 in die Ausnehmung 113 des Zugankers 21 " ' hineingedrückt.
-
Die Kugeln 103 können dadurch in die Ringnut 1o6 gelangen, so daß
die dargestellte Verriegelung zwischen dem Zuganker 21''' und dem Werkzeughalter
3 gelöst ist.
-
Die Wechselkassette 6 kann in diesem Betriebszustand ohne weiteres
entfernt und eine andere Kassette kann auf den Kopf 23 " ' aufgesetzt werden.
-
Wird über die Servoeinrichtung 121 keine Kraft mehr auf den Spannkolben
1o2 ausgeübt, so wird dieser durch die Kraft der vorgespannten Druckfedern 108 wiederum
nach rechts in die dargestellte Lage zurückgeschoben. Die Kugeln 103 werden dabei
durch die konvex gekrümmte Schrägfläche 107 nach außen gegen die Schrägfläche 110
und durch diese in Achsrichtung gedrückt, so daß, da die Kugeln 103 sich an der
Fläche 105 des Zugankers 21''' anlegen, dieser in Achsrichtung mitgenommen und somit
eine auf den Kopf 23" ' aufgesetzte Wechselkassette fest in den Werkzeughalter 3
eingespannt ist. Die auf diese einwirkende Spannkraft wird somit durch die vorgespannten
Druckfedern 108 erzeugt und über die Schrägflächen 107 und 110 auf den Zuganker
21'W' übertragen. Durch die Gestaltung der konvex gekrümmten Schrägfläche 107 kann
dabei die sich degressiv abbauende Kraft der Druckfedern 108 derart
beeinflußt
werden, daß in jeder Spannstellung - durch unterschiedliche Toleranzen kann z. B.
die Einspannlage der Wechselkassette 6 bereits auf halber Länge der Schrägfläche
107 erreicht sein - eine nahezu konstante Kraft auf den Zuganker 21''' übertragen
wird.
-
Um das Eindringen von Schmutz in die Vorrichtung 101 auszuschließen,
ist die in den Werkzeughalter 3 eingearbeitete Bohrung 4' sowie die in dem Zuganker
21''' vorgesehene Bohrung 113 durch Dichtungen 115 und 116 bzw. 117 stirnseitig
abgedichtet. Außerdem ist in den Zuganker 21' ~, dessen mit einem Kopf 23 " ' zur
Halterung der Wechselkassette 6 versehenes Ansatzstück 22g D eine Gewindebohrung
112 aufweist, in die ein an dem Zuganker 21''' angearbeiteter Zapfen 111 eingeschraubt
ist, ein Anschlagring 118 vorgesehen, durch den der Verstellweg des Spannkolbens
1o2, sofern dessen Kopf 23' D D nicht in einer Wechselkassette gehalten ist, begrenzt
ist.