DE3512889C2 - - Google Patents

Description

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 Tiefbohr­ werkzeug mit seinem axialen Durchgang im Anschluß an den Durchgang der Aufnahme eingesetzt ist und die in ein von der Tiefbohrvorrichtung drehangetriebenes Aufnahmeteil ein­ setzbar ist, wobei an dem Aufnahmeteil schwenkbar angeordnete Spannelemente an der Schulter angreifen und die Werkzeug­ aufnahme gegen das Aufnahmeteil spannen.

Es ist bereits eine derartige Einrichtung bekannt (EP-A1 86 379). Bei dieser bekannten Vorrichtung, die insbesondere auch zum automatischen Einsetzen der Tiefbohrwerkzeuge ge­ dacht ist, sind mehrere schwenkbare Spannelemente angeord­ net, die um ortsfeste Drehachse schwenken. Die Spannele­ mente 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.

Weiterhin ist eine Spanneinrichtung an Werkstück- oder Werkzeug­ spindeln für Werkzeugmaschinen bekannt (DE-OS 20 61 012), bei der als Spannelemente Spannklauen vorgesehen sind, die hinter einer Schulter der zu spannenden Spannpalette ein­ greifen. Die Spannklauen können sowohl radial als auch axial verschoben werden. Diese Spanneinrichtung benötigt sehr viele Bauelemente sowie sehr viel Platz, so daß sie bei schnell laufenden Tiefbohrspindeln nicht anwendbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zur auto­ matischen Bestückung durch Werkzeugwechsler geeignete Einrich­ tung zum Einspannen von Tiefbohrwerkzeugen zu schaffen, die im Hinblick auf das feste Einspannen der Werkzeugauf­ nahme verbesserte Eigenschaften aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Spannelemente einen etwa radial bewegbaren, in einer verschwenkbaren Kassette gehalterten Schieber aufweisen, zu dessen Verschwenkung ein Kniehebel vorgesehen ist.

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 zu verschwenken und zu verschieben, was dadurch zu einem verbesserten Einspannen führt. Der Schieber kann beispielsweise in eine Nut eingeschoben und anschließend mit Hilfe der Kassette verschwenkt werden. Das Vorsehen des Kniehebels hat den Vorteil, daß besonders hohe Kräfte aufgewendet werden können, ohne daß dabei die feinfühligen Spindellager zu stark belastet werden.

Es kann zur Durchführung der gemeinsamen Bewegung mit Vorteil vorgesehen sein, daß die Verschiebung des Schiebers und die Verschwenkung der Kassette über eine gemeinsame Kulissen­ führung erfolgt. Dadurch wird eine besonders einfache Synchronisation der beiden Bewegungen ermöglicht.

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 wer­ den Querkräfte und Belastungen der Halterung der Werkzeug­ aufnahme in Querrichtung vermieden.

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.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß der Schieber beim Spannen zunächst eine lineare und anschließend eine Schwenk­ bewegung durchführt. Er wird also zunächst in eine Nut einge­ schoben und anschließend gegen seine Anlagefläche verschwenkt.

Die Kulissenführung für die Bewegung des Schiebers kann mit Vorteil an der Innenseite einer mechanisch bewegbaren, insbesondere verschiebbaren, Schiebehülse angeordnet sein. 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 vorhan­ den sind, deren Kulissenführungen an einer einzigen Schiebe­ hülse angeordnet sind.

Zum Ausgleich von Toleranzen der Werkzeugaufnahmen und einem möglichen Verschleiß der Spannelemente kann vorgesehen sein, daß der Kniehebel über eine Tellerfeder abgestützt ist. 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.

Weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt

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.

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. In der Bohrung 15 ist ein Innenrohr 16 eingesetzt, das in Längsrichtung der Vorrichtung verschiebbar gehaltert ist. Auch das Innenrohr weist eine in Längsrichtung verlaufende Innenbohrung 17 auf. An seinem der Werkzeugaufnahme 13 zu­ gewandten 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 Schmier­ flüssigkeit 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.

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 Schul­ tern 59, 60, wobei die Fläche der Schulter 59 in Richtung auf das freie Ende der Spindel 11 und die Fläche der Schul­ ter 60 von dem freien Ende der Spindel 11 weg gerichtet ist. In die Nut 58 greift das vordere Ende 61 eines Schie­ bers 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 ver­ schwenken läßt. Diese liegt etwa in der durch die Schulter 59 verlaufenden Radialebene.

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 Spin­ del 11 abstützt. Dadurch läßt sich der Zapfen 69 unter Auf­ wendung einer hohen Kraft um einen geringen Betrag nach rechts verschieben, was eine Überlastsicherung bildet.

Das zweite etwa rechtwinklig abgebogene Ende 73 des Knie­ hebels 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 Schie­ bers 62 angebrachter Zapfen 78 eingreift.

Die Kulissenführung 76 ist an der Innenseite 79 einer Schie­ behülse 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.

Die Langlöcher 75 und 77 sind derart angeordnet und ausge­ bildet, 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. 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.

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 eingescho­ ben und anschließend verschwenkt, so daß er die in Fig. 1 dargestellte Stellung wieder einnimmt. Aufgrund der Verwen­ dung des Kniehebels wird eine sehr hohe Kraft erreicht. Diese Kraft wird praktisch nur in Axialrichtung, da die Drehachse 64 etwa in der Radialebene der Schulter 59 liegt.

Es können bei der dargestellten Ausführungsform mehrere identisch aufgebaute Schieber 62 und Kassetten 63 über den Umfang verteilt vorhanden sein, beispielsweise drei Stück.

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 be­ wirken dadurch eine verschwenkbare Halterung der Kassette 63.

Fig. 2 zeigt nun eine Radialansicht der Kassette 63 in Fig. 3. Die Kassette 63 besitzt eine Durchbrechung 88 mit rechtecki­ gem Querschnitt, in die der Schieber 62 eingeschoben wird. Die beiden Ansätze 87 greifen in Sacklochbohrungen bzw. 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 er­ läuterten Halterung des Schiebers ist es möglich, eine robuste und kräftige Halterung zur Bewegung in zwei Richtungen zu ermöglichen, ohne daß die Vorrichtung aufwendig wird.

Alternativ zu der Möglichkeit, Kühlmittel durch die Längs­ bohrung 17 des Innenrohrs (16) und die Längsbohrung 21 der Werkzeugaufnahme 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 an­ geordnet, 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.

Claims (8)

1. Einrichtung zum Einspannen von Tiefbohrwerkzeugen an einer Tiefbohrvorrichtung mit Hilfe einer einen axialen Durchgang (21) und eine äußere umlaufende Schulter (59) aufweisenden Werkzeugaufnahme (13), in der das Tiefbohr­ werkzeug mit seinem axialen Durchgang im Anschluß an den Durchgang (21) der Aufnahme (13) eingesetzt ist und die in ein von der Tiefbohrvorrichtung drehangetrie­ benes Aufnahmeteil (12) einsetzbar ist, wobei an dem Aufnahmeteil (12) schwenkbar angeordnete Spannelemente an der Schulter (59) angreifen und die Werkzeugaufnahme (13) gegen das Aufnahmeteil (12) spannen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spannelemente (61, 62) einen etwa radial bewegbaren, in einer verschwenkbaren Kassette (63) gehalterten Schieber (62) aufweisen, zu dessen Verschwenkung ein Kniehebel (68) vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschiebung und Verschwenkung des Schiebers (62) eine gemeinsame Kulissenführung (76) vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (64) des Schiebers (62) etwa in der Radialebene der Schulter (59) liegt, an der er angreift.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (62) zur Anlage an beiden Schultern (59, 60) einer Nut (58) ausgebildet ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (62) beim Spannen zu­ nächst eine lineare und anschließend eine Schwenkbewe­ gung durchführt.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulissenführung (76) an der Innenseite einer mechanisch bewegbaren Schiebehülse (80) angeordnet ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schieer (62) vorhanden sind, deren Kulissenführungen (76) an einer einzigen Schiebehülse (80) angeordnet sind.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kniehebel (68) an einem Bolzen (70) gelagert ist, der über eine Tellerfeder (73) abge­ stützt ist.