DE3841734A1 - Halterung fuer werkzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Halterung, insbesondere zum Einbau in ein Werkzeugmagazin, bestehend aus einer Aufnahmehülse für Werkzeuge mit ro­ tatorischer Schaftaufnahme, die eine zentrale axiale Bohrung aufweist, die von mindestens einer radialen Ausnehmung unterbrochen wird, und einer mechanischen Verriegelung.

Entscheidend bei einem automatischen Werkzeugwechsel, z.B. bei spanenden Werkzeugmaschinen, wie Bearbeitungszentren und Drehmaschinen, sind die Werkzeugwechselzeiten, so daß der Bauform und Anordnung von Werkzeug­ halterungen in Magazinen erhebliche Bedeutung zukommt. Um eine größere Anzahl von gleichartigen oder unterschiedlichen Werkzeugen bevorraten zu können, sind Teller- oder Kettenmagazine gebräuchlich. Neben der Magazin­ grundform ist noch die Lage der Werkzeuge und die Richtung ihrer Fügebe­ wegung in bezug auf die Magazinachse von Bedeutung. Der Werkzeugwechsel erfolgt meistens in einer bestimmten Magazinposition, so daß die den Ma­ schinen zugeordneten Werkzeugmagazine oft lineare und/oder rotatorische Indexierbewegungen durchführen müssen, ohne daß die Werkzeuge aus ihrer Aufnahme herausfallen. Die Werkzeughalterungen besitzen in ihrer Grund­ form oft eine Hülse, die dem Werkzeugschaft angepaßt ist. Sollen Werk­ zeuge mit Steilkegelschaft aufgenommen werden, bietet es sich an, die Halterungshülse entsprechend kegelig auszubilden. Eine sichere Halterung ist jedoch nur dann möglich, wenn der Schaft in einer im wesentlichen senkrecht angeordneten Hülse aufgenommen wird. Bei nicht vertikaler An­ ordnung wird zur Sicherung des Werkzeuges ein Verriegelungselement ver­ wendet, welches über den Flansch oder in die Greifrille des Werkzeugflan­ sches ragt. Darüber hinaus ist es bekannt, das Werkzeug über den An­ zugsbolzen im Magazin zu sichern.

Auf der anderen Seite ist es Ziel der Werkzeugentwicklung, die Werkzeug­ köpfe kleiner und leichter zu bauen und mit Werkzeugkupplungen zu verse­ hen, die ein automatisches Spannen und Lösen und das Wechseln der Werk­ zeuge ohne längere Nebenzeiten ermöglichen. So ist beispielsweise eine Kurzkegelkupplung entwickelt worden, die sich sowohl für stehende als auch rotierende Werkzeuge auf Drehmaschinen als auch für rundlaufende Werkzeuge auf Bohr- und Fräsmaschinen, Bearbeitungszentren sowie Trans­ ferstraßen eignet. Die stets geforderte Wiederholgenauigkeit und Starrheit wird mit einer Werkzeugaufnahme erreicht, die im wesentlichen aus einem Kurzkegel mit Plananlage besteht. In eine axiale Freibohrung des Werkzeugkopfes bzw. der Kupplung ragt ein Spannzapfen mit zwei Spann­ kugeln, die in zwei gegenüberliegenden radialen Ausnehmungen des Werk­ zeugschaftes eingreifen und das Werkzeug fest in der Halterung der Ma­ schine verspannen. Mit anderen Worten, bei dem in der DE-Z "NC-Ferti­ gung", Heft 5, Sept. 87, beschriebenen Spannsystem wird der Kurzkegel mit seinem Bund gegen die Plananlage gezogen und gleichzeitig gespreizt. Der Aufnahmeschaft des Werkzeuges ist am Schaftende mit zusätzlichen Ausneh­ mungen versehen, die eine genaue rotatorische Fixierung des Werkzeuges ermöglichen. Der Vorteil der geschilderten Kupplungen liegt in der uni­ versellen Verwendbarkeit für die bereits oben erwähnten Werkzeugtypen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die eingangs genannten Halterungen dahinge­ hend zu verbessern, daß eine einfache Belegung in einem Magazin mit meh­ reren Halterungen möglich ist und die Werkzeugentnahme sowohl manuell als auch über automatische Werkzeugwechsler erfolgen kann. Ferner soll die Verriegelung selbsttätig arbeiten und das Werkzeug auch bei Überkopflage und Schaltbewegungen des Magazins gegen Herausfallen sichern. Insbeson­ dere soll die Halterung so ausgestaltet sein, daß deren Lage in einem Ma­ gazin genau definiert und ein schneller Wechsel der Halterung möglich ist. Die Halterung soll ferner den gesamten Werkzeugschaft gegen Ver­ schmutzung und Beschädigung schützen können. Insbesondere für einen auto­ matischen Werkzeugwechsel ist die Festlegung der Lage des Werkzeuges eine weitere Zielsetzung.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird bei den eingangs genannten Halterun­ gen durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Die Halterung ist vorzugsweise im wesentlichen rotatorisch ausgebildet und besitzt eine Aufnahmehülse entsprechend der Außenkontur des Werkzeugschaftes und einen zentrisch in dieser Hülse angeordneten axialen Zapfen mit mindestens ei­ nem federbelasteten Spann- oder Verriegelungselement, das in eine ent­ sprechende radiale Ausnehmung des Werkzeugschaftes bzw. der Kupplung beim Einsetzen des Werkzeuges einrastet. Die Auslegung ist so gewählt, daß das Werkzeug in der Aufnahmehülse zentrisch aufgenommen wird und am Anlage­ bund des Werkzeugschaftes anliegt. Hierdurch wird ein voller Schutz des Werkzeugschaftes gegen Verschmutzung erreicht. Die Halterung eignet sich vorteilhafterweise zur Anordnung auf Scheiben-, Teller- oder Trommelmaga­ zinen, z.B. in der Weise, daß mehrere dieser Halterungen in gleichem Ab­ stand auf gleichem Teilkreis liegend angeordnet werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung befinden sich zwei Verriegelungs­ elemente im Zapfen, die diametral gegenüberliegen und durch eine zwischen ihnen liegende Druckfeder beaufschlagt werden. Beim Beladen der Halterung werden die Verriegelungselemente bei gleichzeitiger Kompression der Feder aufeinander zu bewegt, bis sie in der Endposition des Werkzeuges in die Ausnehmungen der Werkzeugkupplung bzw. des Werkzeugkopfes einrasten können.

Bevorzugtes Verriegelungselement ist jeweils eine Kugel, die mit einer abgestimmten Druckfeder für eine ausreichende Haltekraft auch bei Über­ kopflagen und Schaltbewegungen eines Magazins sorgt.

Die kegelige Aufnahmehülse nach Anspruch 4 dient zur Aufnahme von Werk­ zeugen mit einem Kegelschaft, wobei eine den Werkzeugschaft voll um­ schließende Hülse einen vorzüglichen Schutz vor Schmutz und Beschädigung bietet.

Zur genauen rotatorischen Einbauposition ist nach einer Weiterbildung der Erfindung ein Positionierelement vorgesehen, das in eine entsprechende Ausnehmung des Werkzeuges eingreift.

Um eine eindeutige Lage der Halterung in einem Magazin zu erhalten und um die Halterung leicht auswechselbar zu gestalten, besitzt die Halterung an der gegenüberliegenden Seite der Werkzeugaufnahme einen mit einem Gewinde ausgestatteten Zentrierzapfen zum Einbau in einen Werkzeugmagazinkörper; die Halterung wird dann mittels einer Schraube im Magazingrundkörper be­ festigt. Somit ist es ohne weitere Schwierigkeiten durch Lösen der Schraube und Entnahme der Halterung möglich, das Magazin umzurüsten, etwa um die Aufnahme einer anderen Werkzeugbaugröße vorzubereiten.

Die Halterung wird bevorzugt aus Kunststoff hergestellt, so daß der prä­ zise gefertigte Werkzeugschaft beim Einlegen in die Halterung nicht be­ schädigt wird.

Insgesamt ist eine flexible Modifikation von Werkzeugmagazinen möglich. Die Magazinhalterungen sind klein- und bei weitgehender Verwendung von Kunststoff auch leichtbauend. Sie sind wirtschaftlich herstellbar und ko­ stengünstig und eignen sich sehr gut auch für Sonderlösungen.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1a einen schematischen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Halterung mit eingespanntem Werkzeug,

Fig. 1b eine Ausführungsform des Zapfens und

Fig. 2 und 3 jeweils Ansichten eines Werkzeugmagazins mit mehreren Halterungen.

Die erfindungsgemäße Halterung besteht im wesentlichen aus einer Aufnah­ mehülse 1 in der koaxial ein Zapfen 2 angeordnet ist, der eine in radi­ aler Richtung wirkende Druckfeder 4 enthält, an deren Enden zwei Kugeln 3 als Verriegelungselemente druckbeaufschlagt werden, die das gehaltene Werkzeug 10 dadurch vor dem Herausfallen sichern, daß sie in radiale Aus­ nehmungen 11 des Werkzeugschaftes 12 eingreifen. Der Zapfen 2 sowie die Hülse 1 sind dem Werkzeugschaft 12 geometrisch nach dem male-female-Prin­ zip angepaßt. Die Halterung besitzt an der gegenüberliegenden Seite der Werkzeugaufnahme ferner einen Zentrierzapfen 13 mit einem Ge­ winde, in das unter Zwischenlage einer Scheibe 7 eine Schraube 8 einge­ dreht werden kann, um die Halterung an einem Werkzeugmagazingrundkörper 9 zu befestigen. Der außermittig angeordnete Stift 5 dient zur rotatori­ schen Orientierung im Magazingrundkörper 9 und greift dort in eine ent­ sprechend ausgebildete Bohrung 14 ein. Durch den Zentrierzapfen 13 wird die Lage der Halterung im Magazin und durch den Stift 5 die (Drehwinkel-) Position eindeutig festgelegt. Die genaue rotatorische Einbauposition des Werkzeuges 10 wird durch ein Positionierelement 6 in der Halterung gewährleistet, welches in eine entsprechende Ausnehmung des Werkzeuges eingreift. Dieses Positionierelement 6 ist in bevorzugter Ausführung Be­ standteil des Zapfens 2 (Fig. 1b), kann aber auch ein in diesem montier­ tes eigenes Maschinenelement sein. Die mit Bezugszeichen 18 bezeichnete Nase dient zur Orientierung und kann ggf. entfallen.

Die gesamte Halterung nach Fig. 1a ist als kompakte Einheit auswechsel­ bar, was durch Lösen der Schraube 8 und Einsetzen bzw. Verschrauben einer neuen Halterung durchgeführt werden kann.

Eine mögliche Verwendung der Werkzeughalterung in einem Trommel-Werkzeug­ magazin, ist in Fig. 2 und 3 dargestellt. In dem Trommel-Werkzeugmagazin sind mehrere Halterungen 15 (hier 6×12=72) angeordnet. Die Werk­ zeuge 10 können - wie in Fig. 3 dargestellt - dadurch gewechselt werden, daß ein Greifer 16 das Werkzeug 10 in der Greiferrille erfaßt und von der Halterung 15 unter Überwindung der Federklemmung abzieht. Die Lage und Position jedes der insgesamt 72 Werkzeuge in der Magazintrommel 17 ist klar definiert.

Das Patentbegehren beschränkt sich nicht auf eine Halterung für Werkzeuge mit einem Kegelschaft und zentraler axialer Bohrung, sondern schließt an­ dere Schaftaufnahmen, wie z.B. zylindrische Aufnahmen mit Bohrung, die von mindestens einer radialen Ausnehmung unterbrochen werden, ein.

Claims (7)

1. Halterung, insbesondere zum Einbau in ein Werkzeugmagazin, beste­ hend aus einer Aufnahmehülse für Werkzeuge mit rotatorischer Schaftaufnahme, die eine zentrale axiale Bohrung aufweist, die von mindestens einer radialen Ausnehmung unterbrochen wird, und einer mechanischen Verriegelung, dadurch gekennzeichnet, daß inmitten der Aufnahmehülse (1) ein Zapfen (2) koaxial angeordnet ist, in dem sich mindestens ein federbelastetes Spann- oder Verriegelungselement (3) befindet, das in die radiale Ausnehmung (11) des Werkzeugschaftes (12) eingreift.

2. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwei Verriegelungselemente (3) im Zapfen (2) befinden, die diametral ge­ genüberliegen und daß zwischen beiden eine Druckfeder (4) angeord­ net ist.

3. Halterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Verriegelungselement(e) eine Kugel ist bzw. Kugeln sind.

4. Halterung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmehülse (1) kegelig ausgebildet ist und den Werkzeug­ schaft (12) voll umschließt.

5. Halterung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Po­ sitionierelement (6) zur rotatorischen Lagefixierung des Werkzeu­ ges (10), das in eine entsprechende Ausnehmung des Werkzeuges (10) eingreift.

6. Halterung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der gegenüberliegenden Seite der Werkzeugaufnahme ein Zentrier­ zapfen (13) mit einem Gewinde zum Einbau in einen Werkzeugmagazin­ körper vorgesehen und daß mindestens ein außermittiges Element (Stift 5) zur rotatorischen Orientierung vorhanden ist, das in eine entsprechend ausgebildete Ausnehmung (Bohrung 14) eines Werkzeugma­ gazinkörpers (9) eingreift.

7. Halterung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie oder zumindest die Aufnahmehülse (1) aus Kunststoff besteht.