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Einrichtung zum Einspannen von Tiefbohrwerkzeugen
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für den automatischen Werkzeugwechsel Die Erfindung betrifft eine
Einrichtung zum Einspannen von Tiefbohrwerkzeugen an einer Tiefbohrvorrichtung mit
Hilfe einer einen axialen Durchgang und eine äußere umlaufende Schulter aufweisenden
Werkzeugaufnahme, in der das Tiefbohrwerkzeug mit seinem axialen Durchgang im Anschluß
an den Durchgang der Aufnahme eingesetzt ist und die in ein von der Tiefbohrvorrichtung
drehangetriebenes Aufnahmeteil einsetzbar ist, wobei an dem Aufnahmeteil schwenkbar
angeordnete Spannelemente an der Schulter angreifen und die Werkzeugaufnahme gegen
das Aufnahmeteil spannen.
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Es ist bereits eine derartige Einrichtung bekannt (EP-A1 86 379).
Bei dieser bekannten Vorrichtung, die insbesondere auch zum automatischen Einsetzen
der Tiefbohrwerkzeuge gedacht ist, sind mehrere schwenkbare Spannelemente angeordnet,
die um ortsfeste Drehachsen schwenken. Die Spannelemente müssen im Gegensatz zu
üblichen Bearbeitungsmaschinen hohe Kräfte aufbringen, da durch das Innere der Aufnahme
und
des Werkzeuges aus der Vorrichtung unter Druck stehende Flüssigkeit fließen muß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zur automatischen Bestückung
durch Werkzeugwechsler geeignete Einrichtung zum Einspannen von Tiefbohrwerkzeugen
zu schaffen, die im Hinblick auf das feste Einspannen der Werkzeugaufnahme verbesserte
Eigenschaften aufweist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die
Spannelemente zusätzlich in mindestens einer weiteren Richtung bewegbar sind. Während
bei dem bekannten Werkzeugwechsler die Spannelemente nur um ortsfeste Achsen verschwenkbar
sind, was u.U. zu einer verstärkten Abnutzung der Schulter, an der sie angreifen,
führt, ist es nach der Erfindung möglich, die Spannelemente auf komplizierteren
Bewegungsbahnen zu führen, die dadurch ein verbessertes Einspannen ermöglichen.
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Es ist mit Vorteil möglich, die Spannelemente derart anzuordnen, daß
sie einen etwa radial bewegbaren Schieber aufweisen.
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Dadurch wird es möglich, eine für das feste Spannen günstige Bewegung
zu ermöglichen. Beispielsweise wird der Schieber zunächst in eine Nut eingeschoben
und anschließend verschwenkt.
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Zur besonders günstigen Lagerung kann vorgesehen sein, daß der Schieber
in einer verschwenkbaren Kassette verschiebbar gehaltert ist. Dadurch-läßt sich
die Ausführung der beiden Bewegungen besonders günstig beeinflussen.
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Zur Verschwenkung der Kassette kann dabei mit Vorteil ein Kniehebel
vorgesehen sein, der es möglich macht, besonders hohe Kräfte aufzuwenden, ohne dabei
die Spindellager zu stark zu belasten. Es kann zur Durchführung der gemeinsamen
Bewegung mit Vorteil vorgesehen sein, daß die Verschiebung des Schiebers und die
Verschwenkung der Kassette über eine gemeinsame Kulissenführung erfolgt. Dadurch
wird eine
besonders einfache Synchronisation der beiden Bewegungen
ermöglicht.
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Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß die Schwenkachse des Schiebers
etwa in der Radialebene der Schulter liegt, an der er angreift. Dies bedeutet, daß
der Angriffspunkt des Schiebers in etwa eine geradlinige Bewegung durchführt, die
senkrecht zu seiner Angriffsfläche liegt. Dadurch werden Querkräfte und Belastungen
der Halterung der Werkzeugaufnahme in Querrichtung vermieden.
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Es kann vorgesehen sein, daß der Schieber zur Anlage an beiden Schultern
einer Nut ausgebildet ist. Auf diese Weise wird es ebenfalls möglich, beim Lösen
der Verbindung den Schieber als Ausstoßelement zu verwenden.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß der Schieber beim Spannen
zunächst eine lineare und anschließend eine Schwenkbewegung durchführt. Er wird
also zunächst in eine Nut eingeschoben und anschließend gegen seine Anlagefläche
verschwenkt.
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Die Kulissenführung für die Bewegung des Schiebers kann mit Vorteil
an der Innenseite einer mechanisch bewegbaren, insbesondere verschiebbaren, Schiebehülse
angeordnet sein.
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Diese Schiebehülse kann von außen mit Hilfe einer Gabel o.dgl. leicht
zugänglich sein. Insbesondere günstig ist diese Art der Steuerung dann, wenn mehrere
Schieber vorhanden sind, deren Kulissenführungen an einer einzigen Schiebehülse
angeordnet sind.
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Zum Ausgleich von Toleranzen der Werkzeugaufnahmen und einem möglichen
Verschleiß der Spannelemente kann vorgesehen sein, daß der Kniehebel über eine Tellerfeder
abgestützt ist.
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Beispielsweise kann ein Kniehebel an einem Bolzen gelagert
sein,
der über eine Tellerfeder abgestützt in einer Bohrung geführt ist. Tellerfedern
erreichen bei sehr kurzen Wegen sehr hohe Kräfte, so daß sie hierfür besonders geeignet
sind.
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Zum besonders günstigen Einführen der Schmierflüssigkeit in die Werkzeugaufnahme
kann vorgesehen sein, daß diese mit ihrer inneren Stirnseite an einem Innenrohr
zur Zufuhr von Schmierflüssigkeit bzw. zum Rückführen von Schmierflüssigkeit und
Bohrspänen beim Arbeiten nach dem BTA-Verfahren anliegt. Mit der inneren Stirnseite
ist diejenige Stirnseite der Werkzeugaufnahme gemeint, die nach innen in das Aufnahmeteil
gerichtet ist. Das Innenrohr ist mit Vorteil in Axialrichtung bewegbar ausgebildet
und läßt sich mit seinem freien Ende aus dem Aufnahmeteil ausfahren. Dadurch läßt
sich vermeiden, daß beim automatischen Wechseln der Werkzeugaufnahmen Schmier-bzw.
Kühlflüssigkeit auf die Fläche des Aufnahmeteiles gelangt, an der die Werkzeugaufnahme
aufliegt.
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Zur Unterstützung dieser Maßnahmen kann vorgesehen sein, daß das Aufnahmeteil
eine Ausblasöffnung aufweist, die jeweils beim Werkzeugwechsel mit Druckluft beaufschlagt
wird und ein Festhalten von Teilen sowie eine Verschmutzung verhindert.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie
anhand der Zeichnung.
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Hierbei zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform
der Erfindung; Fig. 2 einen Schnitt etwa nach Linie II-II in Fig. 1; Fig. 3 eine
Ansicht der Anordnung in Fig. 2 von oben.
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Fig. 1 zeigt im Längsschnitt das vordere bzw. untere Ende einer Tiefbohrvorrichtung.
Diese enthält einen im Betrieb rotierenden Teil 11, der an seiner Vorderseite ein
Aufnahmeteil 12 für eine Werkzeugaufnahme bildet. Das Aufnahmeteil 12 ist trichterförmig
erweitert und bildet eine steilkegelartige Anlagefläche 14. Diese geht in eine zylindrische
Bohrung 15 über, die in der Längsmittelachse der Spindel 11 verläuft.
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In der Bohrung 15 ist ein Innenrohr 16 eingesetzt, das in Längsrichtung
der Vorrichtung verschiebbar gehaltert ist.
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Auch das Innenrohr weist eine in Längsrichtung verlaufende Innenbohrung
17 auf. An seinem der Werkzeugaufnahme 13 zugewandten Ende besitzt das Innenrohr
16 eine aus Gründen der Vereinfachung nicht dargestellte Dichtung, die zwischen
der Stirnseite 19 des Innenrohrs 16 und der Stirnseite 20 der Werkzeugaufnahme 13
liegt. Dadurch kann Kühl- und Schmierflüssigkeit durch die Bohrung 17 des Innenrohrs
16 in einen entsprechenden gestrichelt angedeuteten axialen Durchgang 21 der Werkzeugaufnahme
13 und von dort aus in das Tiefbohrwerkzeug gelangen.
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In die Stirnseite 56 der Werkzeugaufnahme 13 ist ein Zapfen 57 eingeschraubt,
der in seiner Außenseite eine im Querschnitt rechteckige Nut 58 aufweist. Die Nut
58 bildet zwei Schultern 59, 60, wobei die Fläche der Schulter 59 in Richtung auf
das freie Ende der Spindel 11 und die Fläche der Schulter 60 von dem freien Ende
der Spindel 11 weg gerichtet ist. In die Nut 58 greift das vordere Ende 61 eines
Schiebers 62, der in einer schwenkbar gelagerten Kassette 63 verschiebbar gehaltert
ist. Die Kassette ist derart schwenkbar gelagert, daß sie sich um die angedeutete
Drehachse 64 verschwenken läßt. Diese liegt etwa in der durch die Schulter 59 verlaufenden
Radialebene.
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Die Kassette 63 ist an einem Zapfen 65 mit einem ersten Hebel 66 verbunden,
der seinerseits mit einem Anlenkpunkt
67 eines Kniehebels 68 verbunden
ist. Das zweite Ende des Kniehebels 68 ist an einem Zapfen 69 gelagert, der an einem
Stempel 70 befestigt ist. Der Stempel 70 sitzt in einer Längsbohrung 71 der Spindel
11 und weist eine umlaufende Rippe 72 auf, die sich über eine Tellerfeder 73 an
der Spindel 11 abstützt. Dadurch läßt sich der Zapfen 69 unter Aufwendung einer
hohen Kraft um einen geringen Betrag nach rechts verschieben, was eine Überlastsicherung
bildet.
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Das zweite etwa rechtwinklig abgebogene Ende 73 des Kniehebels 68
greift mit einem Zapfen 74 in einem Langloch 75 einer Kulissenführung 76 ein. Die
Kulissenführung 76 weist ein zweites Langloch 77 auf, in das ein am Ende des Schiebers
62 angebrachter Zapfen 78 eingreift.
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Die Kulissenführung 76 ist an der Innenseite 79 einer Schiebehülse
80 angebracht. Diese Schiebehülse weist an ihrer Außenseite zwei parallel zueinander
verlaufende Rippen 81 auf, die zwischen sich eine Nut 82 bilden. In die Nut 82 greift
eine Rolle 83 einer Gabel 84 ein, die beispielsweise mit Hilfe eines Motors, eines
Hydraulikzylinders oder eines Elektromagneten bewegt wird. Dadurch läßt sich die
Schiebehülse 80 in Axialrichtung aus der dargestellten Stellung zum freien Ende
der Spindel 11 hin verschieben.
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Die Langlöcher 75 und 77 sind derart angeordnet und ausgebildet, daß
bei Verschiebung der Schiebehülse 80 nach links zunächst der Zapfen 74 radial nach
außen bewegt wird, was zu einem Verschwenken des Kniehebels 68 und des ersten Hebels
66 und damit zu einer Verschwenkung der Kassette 63 um ihren Drehpunkt 64 führt.
Dies führt wiederum dazu, daß das freie Ende 61 des Schiebers 62, das an der Schulter
60 anliegt, eine Bewegung in Richtung auf das freie Ende der Vorrichtung durchführt
und dadurch die Werkzeugaufnahme 13 ausstößt.
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Nach Beendigung dieser Schwenkbewegung gleitet der Zapfen
78
in dem Langloch 77 nach außen, was zu einem Verschieben des Schiebers 62 radial
nach außen führt. Damit liegt das freie Ende 61 des Schiebers 62 radial weiter nach
außen als die Außenseite des Zapfens 57, so daß die Werkzeugaufnahme 13 entnommen
werden kann.
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Beim Einsetzen der Werkzeugaufnahme 13 in das Aufnahmeteil 12 verläuft
die Bewegung umgekehrt, d.h. es wird zunächst der Schieber 62 mit seinem Ende 61
in die Nut 58 eingeschoben und anschließend verschwenkt, so daß er die in Fig. 1
dargestellte Stellung wieder einnimmt. Aufgrund der Verwendung des Kniehebels wird
eine sehr hohe Kraft erreicht.
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Diese Kraft wirkt praktisch nur in Axialrichtung, da die Drehachse
64 etwa in der Radialebene der Schulter 59 liegt.
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Es können bei der dargestellten Ausführungsform mehrere identisch
aufgebaute Schieber 62 und Kassetten 63 über den Umfang verteilt vorhanden sein,
beispielsweise drei Stück.
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Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf die Anordnung der Kassette 63 mit dem
Schieber 62. Die Kassette 63 sitzt in einem Schlitz 85 der Spindel 11, wobei sie
an ihren beiden Längsseiten 86 je einen kreiszylindrischen Ansatz 87 aufweist. Die
Ansätze 87 greifen in Löcher in der Spindel 11 ein und bewirken dadurch eine verschwenkbare
Halterung der Kassette 63.
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Fig. 2 zeigt nun eine Radialansicht der Kassette 63 in Fig. 3.
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Die Kassette 63 besitzt eine Durchbrechung 88 mit rechteckigem Querschnitt,
in die der Schieber 62 eingeschoben wird.
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Die beiden Ansätze 87 greifen in Sacklochbohrungen bzw.
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Nuten 89 in der Spindel 11 ein. An der in Fig. 2 oberen Seite ist
der Ansatz 90 zu sehen, in den der Zapfen 65, siehe Fig. 1, eingreift. Aufgrund
der in Fig. 2 und 3 erläuterten Halterung des Schiebers ist es möglich, eine robuste
und
kräftige Halterung zur Bewegung in zwei Richtungen zu ermöglichen, ohne daß die
Vorrichtung aufwendig wird.
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Alternativ zu der Möglichkeit, Kühlmittel durch die Längsbohrung 17
des Innenrohrs (16) und die Längsbohrung 21 der Werzeugaufnahme 13 durchzuführen,
kann auch vorgesehen sein, daß das Aufnahmeteil 12 mehrere Bohrungen 91 aufweist,
die an der Stirnseite ausmünden und von Dichtungen 92 abgedichtet sind. In Verlängerung
der Mündungen der Bohrungen 91 sind dann in der Werkzeugaufnahme 13 ebenfalls Bohrungen
93 angeordnet, die schräg zur Drehachse verlaufen und in der Längsbohrung 21 der
Werkzeugaufnahme 13 münden. In diesem Fall bräuchte die Längsbohrung 21 nicht durchgehend
zu sein, sondern könnte als Sackbohrung ausgebildet sein.