DE3909749A1 - Werkzeugtraeger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkzeugträger, insbesondere einen Werkzeugrevolver, der mit Spannvorrichtungen für Werkzeughalter mit Zylinderschaftaufnahme nach DIN 69 880 versehen ist, die je ein translatorisch verschiebbares Druckstück aufweisen, das mit einer Keilfläche an eine Klemmfläche des zu spannenden Werkzeughalters anpreßbar ist.

Bei den bekannten Werkzeugträgern dieser Art ist als Betäti­ gungsvorrichtung eine Schraube oder ein Exzenter vorgesehen. Nachteilig ist hierbei nicht nur, daß die erforderlichen Zugangs­ öffnungen rasch verschmutzen und deshalb häufig gereinigt werden müssen. Vor allem ist das Lösen und Schließen der Spannvor­ richtung unbequem und zeitaufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Werk­ zeugträger der eingangs genannten Art hinsichtlich der Ausbildung seiner Spannvorrichtungen zu verbessern. Diese Aufgabe löst ein Werkzeugträger mit den Merkmauches 1.

Die Verwendung eines Differentialkolbens als Betätigungsvor­ richtung reduziert die für das Schließen und Öffnen der Spann­ vorrichtung erforderliche Tätigkeit auf die Betätigung eines Ventiles. Die Ausbildung des Kolbens als Differentialkolben ist dabei insofern von besonderem Vorteil, als sie es ermöglicht, mit dem selben Druck des Druckmittels sowohl die zum Schließen der Spannvorrichtung erforderliche Kraft als auch die wesentlich höhere, zum Lösen der Spannvorrichtung notwendige Kraft zu erzeugen. In der Regel ist es deshalb möglich, eine bereits vorhandene Hydraulikanlage für die Betätigung jeder Spannvor­ richtung zu verwenden. Die bei gleichem Druck des Druckmittels unterschiedlich großen Hubkräfte des Differentialkolbens er­ möglichen es, den Keilwinkel des Druckstückes so zu wählen, daß im Gegensatz zu den bekannten Druckstücken eine Selbsthemmung vorhanden ist. Der Differentialkolben braucht dann nicht unter Druck gehalten zu werden, um die Spannvorrichtung geschlossen zu halten. Außerdem ist dann keine ständige Verbindung mit der Druckmittelquelle erforderlich, was vor allem bei drehbaren Werkzeugträgern von Vorteil ist. Man kann dann nämlich, ins­ besondere durch die hohle Nabe des Werkzeugträgers, Sammel­ leitungen zuführen, an die in wählbaren Winkelstellungen des Werkzeugträgers je eine der Spannvorrichtungen anschließbar ist. Aus Sicherheitsgründen kann man natürlich trotzdem den Differentialkolben in der Arbeitsstellung des von der Spann­ vorrichtung gehaltenen Werkzeuges unter Druck halten und den Druck nur während einer Drehbewegung des Werkzeugträgers weg­ nehmen.

Zu einem geringen Raumbedarf der erforderlichen Druck­ mittelleitungen, insbesondere der Sammelleitungen, der in vielen Fällen für den Einsatz der erfindungsgemäßen Spannvorrichtungen bei den üblichen Werkzeugträger-Kon­ struktionen ausschlaggebend sein kann, trägt auch bei, daß dank des Differentialkolbens zu jeder Spannvorrichtung nur zwei Druckmittelleitungen zu führen brauchen und deshalb zwei Sammelleitungen genügen. Wird nämlich der durch die kleinere Kolbenfläche begrenzte Arbeitsraum ständig unter Druck gehalten, dann braucht für eine Verschiebung des Druckstückes im Sinne des Schließens der Spannvorrichtung nur die zu dem anderen Arbeitsraum führende Leitung mit der Druckmittelquelle verbunden und zum Lösen der Spann­ vorrichtung mit einer Druckentlastungsleitung verbunden zu werden, welche den Arbeitsraum drucklos macht. Für die Steuerung der Spannvorrichtung genügt daher ein einfaches Ventil.

Um bei einem drehbaren Werkzeugträger für das Lösen oder Schließen einer Spannvorrichtung diesen nicht in diejenige Winkelstellung drehen zu müssen, in der sie über die Ver­ bindungsvorrichtung mit der Druckmittelquelle und der Druckentlastungsleitung verbunden ist, kann man einen Drehverteiler vorsehen, der in diejenige Stellung gedreht wird, in welcher die zu lösende oder zu schließende Spann­ vorrichtung angeschlossen ist. Besonders vorteilhaft ist es, einen solchen Drehverteiler in der Nabe des Werkzeug­ trägers anzuordnen. In einen solchen Drehverteiler wird vorzugsweise ein Handwegeventil integriert, das nach der Einstellung der gewünschten Winkelposition betätigt wird, um die Spannvorrichtung zu lösen und/oder zu schließen.

Vor allem dann, wenn relativ wenig Platz zwischen zwei nebeneinander angeordneten Aufnahmen für Werkzeughalter vorhanden ist, kann man im Wechsel einen größeren und einen kleineren Abstand der Aufnahmen vom gemeinsamen Zentrum vorsehen. Der Differentialkolben kann dann bei den den kleineren Abstand vom Zentrum aufweisenden Aufnahmen radial außerhalb des Oruckstückes und bei den den größeren Abstand aufweisenden Aufnahmen radial innerhalb des Druckstückes angeordnet sein, wodurch für den Differentialkolben und die sie aufnehmenden Bohrungen mehr Platz zur Verfügung steht.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochen und unvollständig dargestellte Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine unvollständige und teilweise im Längsschnitt dar­ gestellte Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels in der Ruhestellung des zugeordneten Handwegeventils,

Fig. 3 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt entspre­ chend Fig. 2 im betätigten Zustand des Handwegeventils.

In einem scheibenförmigen Revolverkopf 1 eines Werkzeugrevolvers sind in bekannter Weise ausgebildete Aufnahmen 2 für je einen Werkzeughalter mit Zyliderschaftaufnahme nach DIN 69 880 vor­ gesehen. Diese Aufnahmen sind durch zylindrische Bohrungen gebildet, welche von der nach außen weisenden Stirnseite des Revolverkopfes 1 in diesen mit zur Drehachse des Revolverkopfes 1 paralleler Achse eindringen. Der Winkel, den die vom Zentrum der Aufnahme 2 zum Zentrum des Revolverkopfes 1 verlaufende Linie mit der entsprechenden Linie der benachbarten Aufnahme einschließt, ist für alle Aufnahmen 2 bei gleicher Teilung gleich groß. Selbstverständlich sind auch ungleiche Winkel für ungleiche Teilungen realisierbar. Wie Fig. 1 zeigt, liegen jedoch die Zentren aufeinanderfolgender Aufnahmen 2 im Wechsel auf einem größeren und einem kleineren Teilkreis. Dies führt zu einer Platzersparnis gegenüber einer ebenfalls möglichen Anordnung aller Zentren auf einem einzigen Teilkreis.

Jede der Aufnahmen 2 wird von einer Sacklochbohrung 3 geschnitten, welche von der zylindrischen Mantelfläche des Revolverkopfes 1 her in einer Richtung eindringen, die etwas von der radialen Richtung abweicht, jedoch im rechten Winkel zur Längsachse der Aufnahmen 2 verlaufen. In denjenigen Sacklochbohrungen 3, welche den auf dem kleineren Teilkreis liegenden Aufnahmen 2 zugeordnet sind, ist in dem die Aufnahme 2 schneidenden Endabschnitt längs­ verschiebbar ein Druckstück 4 geführt, welches bis auf eine Keilfläche 5 eine zylindrische Mantelfläche hat. Die Keilfläche 5 ragt in die Aufnahme 2 parallel zu deren Längsachse und schließt mit der Längsachse des Druckstückes 4 einen Winkel von 3° ein. Ferner ist die Keilfläche 5 mit nebeneinander angeordneten, in der Verschieberichtung des Druckstückes 4 verlaufenden Zähnen 5′ versehen, welche in korrespondierend ausgebildete Zahnlücken in der Klemmfläche des nicht dargestellten, zu spannenden Werk­ zeughalters eingreifen, wenn dieser in die Aufnahme 2 eingesetzt ist. Der Werkzeughalter wird daher formschlüssig gegen eine Verschiebung in Längsrichtung der Aufnahme 2 durch das Druckstück 4 gesichert. Dank der Keilfläche 5 wird der Werkzeughalter außer­ dem in seiner Aufnahme 2 festgeklemmt, und zwar mit um so größerer Klemmkraft, je weiter das Druckstück 4 dem Boden der Sackloch­ bohrung 3 genähert wird. Der Keilwinkel von 3° bewirkt hierbei eine Selbsthemmung. Das Druckstück 4 wird also infolge der Reibung zwischen seiner Keilfläche 5 und der Klemmfläche des Werkzeug­ halters in der Spannstellung festgehalten.

Das nach außen weisende Ende des Druckstückes 4 ist mittels einer Schraube 6 fest mit dem Ende des Schaftes 7 eines in der Sacklochbohrung 3 angeordneten Differentialkolbens 8 verbunden. An einer im Bereich des Schaftes 7 vorge­ sehenen Schulter der Sacklochbohrung 3 liegt ein ring­ förmiger Dichtungsträger 9 an, welcher den radial außer­ halb liegenden Abschnitt der Sacklochbohrung 3 gegenüber dem radial innerhalb liegenden Abschnitt abdichtet. Der Dichtungsträger 9 wird in dieser Lage von einer Buchse 11 gehalten, die an einem die Sacklochbohrung 3 nach außen verschließenden Deckel 12 vorgesehen ist. Die Innenseite der Buchse 11 bildet die Lauffläche für den Differential­ kolben 8.

Eine erste Druckmittelleitung 13 mündet in den zwischen dem Differentialkolben 8 und dem Deckel 12 liegenden Ar­ beitsraum 14 direkt an dem deckelseitigen Ende. Eine zweite Druckmittelleitung 15 mündet in den zwischen dem Dichtungs­ träger 9 und dem Differentialkolben 8 liegenden Arbeitsraum 16. Der Durchmesser des Schaftes 7 ist im Vergleich zum Durchmesser des Differentialkolbens 8 so gewählt, daß einerseits dann, wenn in beiden Arbeitsräumen 14 und 16 der gleiche Druck herrscht, die Hubkraft des Differential­ kolbens 8 ausreicht, um das Druckstück 4 mit der für eine sichere Spannung des Werkzeughalters erforderlichen Kraft gegen den Boden der Sacklochbohrung 3 gedrückt wird, und andererseits dann, wenn nur im Arbeitsraum 16 dieser Druck herrscht, der Arbeitsraum 14 hingegen drucklos ist, die Hubkraft des Differentialkolbens 8 mindestens gleich der zum Lösen des Druckstückes 4 erforderlichen Kraft ist. Diese Kraft ist um die Haftreibung, welcher das Druckstück 4 ausgesetzt ist, größer als die bei dessen Verschiebung wirksame Gleitreibung.

Bei denjenigen Aufnahmen 2, die wie die in Fig. 1 links dargestellte auf dem größeren Teilkreis liegen, ist die zugeordnete Spannvorrichtung prinzipiell gleich ausge­ bildet. Der Differentialkolben 8 ist jedoch in dem an den Boden der tiefer ausgeführten Sacklochbohrung 3 an­ schließenden Endabschnitt geführt. Ferner wird der Dich­ tungsträger 9 von einem Federring in Anlage an der zuge­ ordneten Schulter der Sacklochbohrung 3 gehalten. Weiterhin ist in letztere eine Buchse 17 eingesetzt, die durch einen zweiten Federring gegen eine Verschiebung gesichert ist. In dem die Aufnahme 2 schneidenden Abschnitt ist die Buchse 17 mit einer die Aufnahme 2 freigebenden Aussparung 18 versehen, durch die hindurch das Druckstück 4 in die Auf­ nahme 2 ragt. Das Druckstück 4 ist längsverschiebbar in der Buchse 7 geführt, und seine mit Zähnen 5′ versehene Keilfläche 5 schließt einen Winkel von 3° mit der Längsachse des Druckstückes 4 ein. Die Spitze dieses Winkels weist radial nach außen, damit die Spannkraft zunimmt, je weiter das Druckstück 4 radial nach außen gegen den die Buchse 17 hier verschließenden Boden gedrückt wird.

Die erste Druckmittelleitung 13 mündet in dem durch den Differentialkolben 8 und den Boden der Sacklochbohrung 3 begrenzten Arbeitsraum 14, die zwei Druckmittelleitungen 15 in dem durch den Differentialkolben 8 und den Dichtungs­ träger 9 begrenzten Arbeitsraum 16.

Die durch Bohrungen gebildeten Druckmittelleitungen 13 und 15 jeder Spannvorrichtung verlaufen bis zur Innenwand einer Nabe 19 des Revolverkopfes 1. In der Nabe 19 ist undrehbar eine Verbindungsvorrichtung 20 angeordnet, über die eine dichte Verbindung mit zwei Verbindungsleitungen 21 hergestellt werden kann, welche in axialer Richtung durch die Nabe 19 hindurchgeführt sind. Die eine dieser Ver­ bindungsleitungen 21 ist unter Zwischenschaltung eines Absperrventiles ständig an eine Druckmittelquelle ange­ schlossen. Die andere Verbindungsleitung 21 führt zu einem externen Wegeventil, über das sie wahlweise mit der Druck­ mittelquelle oder der Rücklaufleitung zum Vorratsbehälter verbindbar ist. Die zu betätigende Spannvorrichtung wird durch Drehen des Revolverkopfes 1 in diejenige Winkel­ position gebracht, in welcher die ihr zugeordneten Druck­ mittelleitungen 13 und 15 mit den Verbindungsleitungen 21 verbunden sind. Zum Lösen der Spannvorrichtung wird dann über die zweite Druckmittelleitung 15 der Arbeits­ raum 16 unter Druck gesetzt. Der Arbeitsraum 14 bleibt hingegen drucklos, da die mit der Druckmittelleitung 13 verbundene Verbindungsleitung 21 an die Druckentlastungs­ leitung angeschlossen ist. Um die Spannvorrichtung zu schließen, braucht nur der Arbeitsraum 14 mit dem gleichen Druck wie der Arbeitsraum 16 beaufschlagt zu werden.

Die in Fig. 1 rechts dargestellte Sacklochbohrung 3 ist durch den Deckel 12 vollständig verschlossen. Ebenso kann die in Fig. 1 links dargestellte Sacklochbohrung 3 durch einen nicht dargestellten Deckel verschlossen sein. Es besteht somit keinerlei Verschmutzungsgefahr.

Das in den Fig. 2 und 3 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von demjenigen in Fig. 1 nur durch eine andere Ausbildung der Verbindungsvorrichtung. Daher ist im folgenden nur diese erläutert. Wegen der übrigen Einzelheiten wird auf die Ausführungen im Ausführungs­ beispiel gemäß Fig. 1 Bezug genommen.

In der zentralen Bohrung des Revolverkopfes 1 ist ein von Hand betätigbarer Drehverteiler mit eingebautem Handwegeventil an­ geordnet. Der Drehverteiler weist eine Hülse 22 auf, deren in axialer Richtung über den Revolverkopf 1 überstehendes Ende mittels eines Einsatzes 23 verschlossen und als Betätigungsknopf 24 ausgebildet ist. Die Hülse 22 ist mit zwei in axialer Richtung versetzt angeordneten radialen Bohrungen 25 und 26 versehen, die durch eine entsprechende Drehung der Hülse 22 mit den Druck­ mittelleitungen 13 bzw. 15 verbindbar sind. Die Bohrung 25 mündet in einen Längskanal 27, der zu einem in Inneren der Hülse 22 angeordneten Ventilkörper 28 hin offen ist. Der hohlzylindrische Ventilkörper 28, welcher die Verbindungsleitungen 21 enthält, ist ebenso wie letztere fest in dem den Revolverkopf 1 lagernden Gehäuse 29 angeordnet. Radialbohrungen 30, die den Ventilkörper in dessen Axialrichtung versetzt durchdringen, sind so angeordnet, daß die eine die Druckmittelleitung 15 mit der zugehörigen Verbin­ dungsleitung 21, die beiden anderen die Druckmittelleitung 13 wahlweise mit derselben Verbindungsleitung 21 oder der anderen Verbindungsleitung 21 verbinden können. Vorgespannte Federn 33 suchen die Hülse 22, die mittels des Betätigungsknopfes 24 in die gewünschte Winkellage gedreht wird, in der sie durch eine federbelastende Kugel 31 gesichert wird, die in die dieser Winkelstellung zugeordnete Längsnut 32 des Gehäuses 29 eingreift, in derjenigen Stellung zu halten, in der sie so weit wie möglich bei einer Blickrichtung gemäß Fig. 2 nach links aus dem Revol­ verkopf 1 herausgezogen ist. In dieser Stellung sind sowohl die Druckmittelleitung 13 als auch die Druckmittelleitung 15 mit der druckführenden Verbindungsleitung 21 verbunden. Die zurück zum Druckmittelsammelbehälter führende Verbindungsleitung 21, an welche die mittlere der drei Radialbohrungen 30 angeschlossen ist, ist hingegen durch die Hülse 22 verschlossen, wie Fig. 2 ebenfalls zeigt. In dieser Stellung der Hülse 22 wird die angeschlossene Spannvorrichtung geschlossen. Sofern Sie nun wieder geöffnet werden soll, wird die Hülse 22 so weit wie möglich gegen die Kraft der Federn 33 in die zentrale Bohrung des Revolverkopfes 1 hineingeschoben, wie dies Fig. 3 zeigt. Die Druckmittelleitung 15 ist dann nach wie vor mit der druck­ führenden Verbindungsleitung 21 verbunden. Hingegen ist die Druckmittelleitung 13 über den Längskanal 27 mit derjenigen Radialbohrung 30 verbunden, die an die drucklose, zum Sammel­ behälter führende Verbindungsleitung 21 angeschlossen ist.

Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie auch die nur allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind als weitere Ausgestaltungen Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.

Claims (9)

1. Werkzeugträger, insbesondere Werkzeugrevolver, der mit Spannvorrichtungen für Werkzeughalter mit Zylinder­ schaftaufnahme nach DIN 69 880 versehen ist, die je ein trans­ latorisch verschiebbares Druckstück aufweisen, das mit einer Keilfläche an eine Klemmfläche des zu spannenden Werkzeughalters anpreßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verschiebung des Druckstückes (4) sowohl in der Spannrichtung als auch in der Löserichtung jede vorhandene Spannvorrichtung einen Differentialkolben (8) als Betätigungsvorrichtung aufweist, der bei gleichem Druck des ihn beaufschlagenden Druckmittels eine größere Hubkraft in der Löserichtung des Druckstückes (4) erzeugt als in der Spannrichtung.

2. Werkzeugträger nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Keilwinkel der Keilfläche (5, 5′) des Druck­ stückes (4) im Selbsthemmungsbereich liegt und die Hubkraft des Differentialkolbens (8) in der Löserichtung mindestens um die Haftreibung zwischen der Keilfläche (5, 5′) und der Klemmfläche größer als die Hubkraft in der Spannrichtung ist.

3. Werkzeugträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Arbeitsräume (14, 16) jedes Differntialkolbens (8), die von der der einen bzw. anderen Stirnfläche des Radialkolbens (8) begrenzt sind, an je eine einzige Druckmittelleitung (13, 15) angeschlos­ sen ist.

4. Werkzeugträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelleitungen (13, 15) für alle Differntialkolben (8) zu einem zentralen Hohlraum des Werkzeugträgers (1) geführt sind, in dem eine Verbindungsvorrichtung (20; 22) vorgesehen ist, mittels deren von jedem der einzeln auswählbaren Druckmittelleitungs­ paare diejenige Druckmittelleitung (15), die zu dem von der kleineren Stirnfläche des Differntialkolbens (8) be­ grenzten Arbeitsraum (16) führt, an eine Druckmittelquelle und die andere Druckmittelleitung (13) wahlweise an die gleiche Druckmittelquelle oder an eine drucklose Entlastungs­ leitung anschließbar ist.

5. Werkzeugträger nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungsvorrichtung (20) zwei orts­ feste Anschlüsse aufweist, mit denen bei einer drehbaren Ausbildung des Werkzeugträgers (1) in vorgegebene Winkel­ stellungen desselben je eines der Druckmittelleitungs­ paare verbunden ist und über die eine Verbindung zu einem Wegeventil hergestellt wird.

6. Werkzeugträger nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindungsvorrichtung als ein Dreh­ verteiler (22 bis 27) mit einem Handwegeventil (28, 30) ausgebildet ist, der in die die Verbindung mit der ausge­ wählten Spannvorrichtung herstellende Position drehbar und durch eine Betätigung in axialer Richtung schaltbar ist.

7. Werkzeugträger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (4) mit dem Schaft (6) des zugeordneten Radialkolbens (8) fest verbunden ist.

8. Werkzeugträger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) zwei unterschiedliche Abstände der Aufnahmen (2) für die Werkzeughalter vom Zentrum des Werkzeugträgers (1) vorgesehen sind,
• b) von jeweils zwei benachbart angeordneten Aufnahmen (2) die eine den größeren und die andere den kleineren Abstand aufweist, und
• c) bei den den kleineren Abstand vom Zentrum aufweisenden Aufnahmen (2) der Differentialkolben (8) der zugehörigen Spannvorrichtung radial außerhalb des Druckstückes (4), bei den den größeren Abstand vom Zentrum aufweisen­ den Aufnahmen (2) der Differentialkolben (8) der zuge­ ordneten Spannvorrichtung radial innerhalb des Druck­ stückes angeordnet ist.

9. Werkzeugträger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Scheiben- oder Sternform hat.