DE4110720A1 - Schnittstelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schnittstelle zwischen einem Werkzeugträger und einem den Werkzeugträger haltenden Spannschaft einer Werkzeugmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit Schnittstelle wird hier allgemein eine Verbin­ dungsstelle zwischen einem Element eines Werk­ zeugsystems und einer Werkzeugmaschine aber auch die Verbindungsstelle zwischen einzelnen Elementen eines Werkzeugsystems angesprochen. Dabei werden hier unter Elementen des Werkzeugsystems außer Re­ duzier- und Verlängerungsstücken, Adaptern und Auf­ nahmeelementen jede Art von Werkzeugen verstanden, also Dreh-, Bohr-, Fräs- oder sonstige Spezialwerk­ zeuge. Auch können Werkstücksträger beliebiger Art eingesetzt werden.

Es ist bekannt, Elemente eines Werkzeugsystems mit Hilfe beliebiger Verbindungsstellen aneinanderzu­ koppeln. Dabei ist es wesentlich, daß nach einem Austausch eines Werkzeug- oder Werkstückträgers an­ schließend zuvor eingestellte Maße möglichst exakt wieder eingehalten werden. Darüber hinaus sollen an der Verbindungsstelle ausreichende Kopplungskräfte aufgebaut werden, damit ein sicherer Halt gewähr­ leistet ist. Wichtig ist auch, daß die Schnitt­ stelle so ausgebildet ist, daß alle beweglichen Teile im Spannschaft sind und nicht im Werkzeugträ­ ger. Dadurch wird die Wirtschaftlichkeit wesentlich erhöht, denn es werden eine Vielzahl von Werkzeug­ trägern verwendet für einen Spannschaft. Diesen An­ forderungen werden bekannte Systeme nicht gerecht.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine als Schnittstelle bezeichnete Verbindungsstelle zu schaffen, mit der sich auch nach einem Wechsel ei­ nes der eingespannten Elemente eine hohe Maßgenau­ igkeit erzielen läßt, wobei ein sicherer Halt der eingespannten Elemente gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Schnittstelle zwischen einem Werkzeugträger und einem den Werkzeugträger haltenden Spannschaft einer Werkzeugmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 mit Hilfe der in diesem Anspruch genannten Merkmale gelöst. Dadurch, daß die Spannelemente am Umfang des als Spannbolzen ausgebildeten Spannorgans in axialer Richtung frei beweglich angeordnet sind, wird eine besonders gleichmäßige Kraftverteilung bei der Verspannung der beiden miteinander zu verbindenden Teile er­ reicht. Dabei ist die Belastung der einzelnen Spannelemente aufgrund ihrer freien Beweglichkeit relativ gering. Insbesondere werden Einspannkräfte eines Spannelements nicht auf ein anderes übertra­ gen. Bei einer Verlagerung des Spannorgans in Ein­ spannrichtung werden die Spannelemente zwischen die zweite Spannfläche am Spannbolzen und die erste Spannfläche im Paßzapfen gepreßt, so daß die beiden Teile der Schnittstelle fest miteinander verkoppelt werden. Es wird also lediglich auf den Kopfbereich der Spannelemente eine Druckkraft ausgeübt, der Kraftfluß geht über den Spannbolzen in den Spann­ schaft. Dadurch können die Spannelemente sehr dünn­ wandig angelegt werden, wodurch sie sich sehr fein­ fühlig und exakt anlegen. Die durch das Spannorgan aufgebrachten Spannkräfte werden durch die frei be­ weglichen Spannelemente besonders gleichmäßig ver­ teilt, so daß eine exakte Einspannung gewährleistet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Schnittstelle wird be­ vorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, daß die Spannelemente in Aufnahmetaschen untergebracht sind, die auf der Außenseite des Spannbolzens vor­ gesehen sind. Dabei bleiben die Spannelemente in axialer Richtung gesehen, frei beweglich. Auf diese Weise läßt sich die Schnittstelle sehr kompakt auf­ bauen, andererseits werden Verspannungen der Schnittstelle aufgrund der freien Beweglichkeit der Spannelemente vermieden. Dadurch wird eine be­ sonders gleichmäßige Festspannung des Werkzeugträ­ gers in dem Spannschaft sichergestellt.

Bevorzugt wird überdies eine Ausführungsform der Schnittstelle, bei welcher die Aufnahmetaschen durch Führungen gebildet werden, die in axialer Richtung des Spannbolzens an dessen Umfangswandung befestigt sind, vorzugsweise in dort vorgesehenen Nuten untergebracht sind. Dabei ist der Abstand der Führungen zueinander, in Umfangsrichtung gemessen, auf die Breite der Spannelemente angepaßt. Derar­ tige Aufnahmetaschen sind einfach und kostengünstig herstellbar. Sie gewähren eine freie axiale Beweg­ lichkeit bei einer guten Führung der Spannelemente.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Schnittstelle ragt mindestens eine der Führungen, die die Aufnahmetaschen begrenzt, in eine auf der Innenseite der den Spannbolzen aufnehmenden Ausneh­ mung vorgesehene Nut ein, so daß der Spannbolzen so festgelegt wird, daß er zwar - in axialer Richtung gesehen - hin- und her bewegbar ist, daß er aber an einer Rotation innerhalb des Spannschafts gehindert wird. Dieser Aufbau der Schnittstelle zeichnet sich dadurch aus, daß er sehr einfach und damit kosten­ günstig realisierbar ist.

Bevorzugt wird überdies eine Ausführungsform der Schnittstelle, die sich dadurch auszeichnet, daß der Spannbolzen mittels eines Winkelantriebs gegen­ über dem Spannschaft in axialer Richtung verlager­ bar ist. Durch einen derartigen Aufbau lassen sich besonders hohe Spannkräfte aufbringen, die dazu führen, daß auch nach einem Wechsel eines Werkzeug­ trägers eine hohe Maßgenauigkeit gewährleistet ist.

Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform der Schnittstelle, bei welcher der Winkelantrieb eine koaxial zum Spannbolzen angeordnete Gewindehülse, die mit einem Innengewinde versehen ist sowie ein mit der Gewindehülse zusammenwirkendes drehbares Betätigungsorgan aufweist, welches mit einem ersten Zahnkranz versehen ist, und bei welcher der Spann­ bolzen auf seiner Außenseite zumindest einen Be­ reich aufweist, der mit einem Außengewinde versehen ist, welches mit dem Innengewinde der Gewindehülse in Eingriff bringbar ist. Mit Hilfe der Gewinde­ hülse des Winkelantriebs können unmittelbar auf den Spannbolzen Kräfte ausgeübt werden, die der Ein­ spannung des Werkzeugträgers im Spannschaft der Werkzeugmaschine dienen. Dabei lassen sich bei ein­ fachem Aufbau hohe Einspannkräfte auf den Spannbol­ zen übertragen, so daß eine exakte Einspannung ge­ währleistet ist.

Weiter wird eine Ausführungsform der Schnittstelle bevorzugt, bei welcher die Gewindehülse mit einem mit dem ersten Zahnkranz zusammenwirkenden zweiten Zahnkranz versehen und drehbar ausgebildet ist, während der Spannbolzen innerhalb des Spannschafts so befestigt ist, daß er lediglich in axialer Rich­ tung hin- und her verschiebbar ist. Dadurch, daß lediglich die Gewindehülse im Spannschaft der Werk­ zeugmaschine rotiert, treten relativ geringe Rei­ bungskräfte auf, so daß die bei der Betätigung des Winkelantriebs aufgebrachten Kräfte verlustarm der Einspannung des Werkzeugträgers dienen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Schnittstelle ist der Winkelantrieb so ausgebildet, daß sein Betätigungsorgan als drehbare Hülse ausge­ bildet ist, deren Drehachse senkrecht auf der Drehachse der Gewindehülse steht und so angeordnet ist, daß der erste und der zweite Zahnkranz inein­ andergreifen. Bei einer derartigen Anordnung der Elemente des Winkelantriebs ist die Herstellung der beiden Zahnkränze besonders einfach und damit preisgünstig durchführbar, wobei die bei der Betä­ tigung des Winkelantriebs aufgebrachten Einspann­ kräfte verlustarm übertragen werden können.

Weiter wird eine Ausführungsform der Schnittstelle bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, daß ein mit den Spannelementen zusammenwirkendes Widerlager vorgesehen ist, welches - bei einer Bewegung des Spannbolzens in Einspannrichtung - die Spannelemente so hält, daß deren dem Widerlager gegenüberliegen­ den Enden der Spannelemente von der zweiten Spann­ fläche des Spannbolzens gegen die erste Spannfläche im Paßzapfen gepreßt und damit die beiden Teile der Schnittstellen miteinander fest zusammengekoppelt werden. Dieser Aufbau der Schnittstelle zeichnet sich durch besonders geringe Reibungsverluste aus, so daß die bei der Betätigung der Schnittstelle aufgebrachten Kräfte weitgehend der Einspannung der beiden Elemente dient. Dadurch, daß die Spannele­ mente unabhängig voneinander in axialer Richtung verlagerbar sind, werden Maßtoleranzen der Spann­ flächen ausgeglichen und gleichmäßige Spannkräfte aufgebaut. Da auf die Spannelemente keine Zugkräfte wirken, können diese besonders biegsam ausgeführt werden und sie legen sich gleichmäßig an.

Bevorzugt wird überdies ein Ausführungsbeispiel der Schnittstelle, bei welchem das Widerlager durch eine in axialer Richtung feststehende Schulter ge­ bildet wird. Eine derartige Schnittstelle ist ein­ fach aufgebaut und führt zu einer optimalen Auf­ nahme der von den Spannelementen ausgeübten Kräfte.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Schnittstelle ist das Spannorgan von einem durchge­ henden Längskanal durchzogen, der für die Durchlei­ tung eines Kühl- und/oder Schmiermittels vorgesehen ist. Entsprechend sind auf der Außenseite des Spannorgans beziehungsweise Spannbolzens Dichtungs­ mittel vorgesehen, die dafür sorgen, daß das Kühl- /Schmiermittel ausschließlich durch den Längskanal verläuft und nicht an den Seiten des Spannbolzens austreten kann. Es ist also sichergestellt, daß auch bei der Verwendung der Schnittstelle Kühl- und Schmiermittel eingesetzt werden können.

Eine weitere Ausführungsform der Schnittstelle wird deshalb bevorzugt, weil das Spannorgan auf seiner Stirnseite so ausgebildet ist, daß es mit einem An­ schlußstutzen, der von dem Werkzeugträger ent­ springt, zusammenwirken kann. Über diesen können Kühl-/Schmiermittel weitergeleitet werden. Auf diese Weise können die Kühl-/Schmiermittel ohne weiteres vom Spannschaft an den Werkzeugträger wei­ tergeleitet werden, ohne daß die der Einspannung dienende axiale Bewegung des Spannbolzens behindert würde.

Darüber hinaus wird eine Ausführungsform der Schnittstelle bevorzugt, bei welcher der Anschluß­ stutzen mit einer Anschlagfläche versehen ist, ge­ gen die der Spannbolzen verfahrbar ist. Wird also der Winkelantrieb nicht in der Richtung betrieben, die der Einspannung des Werkzeugträgers dient, son­ dern in umgekehrter Richtung, bewegt sich der Spannbolzen gegen diese Anschlagfläche und drückt damit den Werkzeugträger aus dem Spannschaft her­ aus. Das heißt also, die Schnittstelle zeichnet sich dadurch aus, daß eine einfache Lösung der bei­ den verbundenen Elemente möglich ist.

Bei einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform der Schnittstelle ist die erste Spannfläche im Paßzap­ fen als umlaufende Schulter einer Ringnut ausgebil­ det. Damit ist der Paßzapfen einfach herstellbar und beim Zusammenspannen beider Elemente beliebig in das Gegenstück einsetzbar.

Des weiteren wird eine Ausführungsform der Schnitt­ stelle bevorzugt, bei der die zweite Spannfläche am Spannschaft als umlaufende Fläche einer Ringschul­ ter ausgebildet ist. Damit ist auch die zweite Spannfläche einfach herstellbar. Überdies können die Einspannkräfte unabhängig von der relativen Lage der Teile zueinander, also bei einer beliebi­ gen Verdrehung der Teile gegeneinander, sicher auf­ gebaut werden.

Besonders bevorzugt wird schließlich eine Ausfüh­ rungsform der Schnittstelle, bei der die Spannflä­ chen mit der Längs- oder Drehachse des Werkzeugträ­ gers beziehungsweise Spannschafts einen Winkel von insbesondere ca. 45° einschließen. Auf diese Weise ergibt sich beim Verspannen der beiden Elemente miteinander eine Kräfteaufspaltung beim Zusammen­ wirken der Spannelemente mit den beiden Spannflä­ chen: Eine Kraftkomponente wirkt dabei praktisch in axialer Richtung, so daß der Werkzeugträger und der Spannschaft der Werkzeugmaschine fest miteinander verbunden werden, wobei der Werkzeugträger quasi an dem Spannschaft herangezogen wird und so eine si­ chere Anlage beider Teile aneinander gewährleistet ist. Damit ist eine vorgegebene Einstellung des Werkzeugträgers auch nach dessen Austausch noch ge­ geben, so daß sich eine Nachjustierung in den mei­ sten Fällen vermeiden läßt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Schnitt­ stelle und

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen in der Schnittstelle gemäß Fig. 1 verwendeten Spannbolzen.

Bei dem Längsschnitt gemäß Fig. 1 wurde die Dar­ stellung auf den Kern der Schnittstelle beschränkt. Die Verbindung des Spannschaftes, in Fig. 1 links, mit einer Werkzeugmaschine kann auf bekannte Weise durchgeführt werden. Die Ausgestaltung des Werk­ zeugträgers, in Fig. 1 rechts, ist ebenfalls be­ liebig. Der Schaft des Werkzeugträgers wurde unmit­ telbar nach der Schnittstelle abgebrochen.

Es sei hier nochmals darauf verwiesen, daß die dar­ gestellte Schnittstelle universell als Verbindungs­ stelle verwendbar ist, also auch als sogenannte Trennstelle zwischen einem Zwischenstück und einem Werkzeugträger.

An der Schnittstelle 1, die in Fig. 1 geschnitten dargestellt ist, ist links ein abgebrochener Spann­ schaft 3 einer Werkzeugmaschine erkennbar und rechts ein abgebrochener Schaft eines Werkzeugträ­ gers 5. Die beiden zu verbindenden Teile sind im Bereich der Schnittstelle kreiszylindrisch ausge­ bildet und haben praktisch gleichen Durchmesser.

Der Werkzeugträger 5 ist mit einem Paßzapfen 7 ver­ sehen, dessen Außendurchmesser so gewählt ist, daß er in eine Ausnehmung 9 im Stirnbereich des Spann­ schafts 3 eingesetzt werden kann. Der Paßzapfen 7 ist in seinem Wurzelbereich von einer senkrecht zur Längs- oder Drehachse 11 verlaufenden ersten Anla­ gefläche 13 versehen, die mit einer im Stirnbereich des Spannschafts 3 vorgesehenen zweiten Anlageflä­ che 15 zusammenwirkt.

Der Paßzapfen 7 ist mit einem ersten Bereich 7/1 und mit einem zweiten Bereich 7/2 versehen. Diese Bereiche unterscheiden sich durch ihren Außendurch­ messer, wobei der vordere Außenbereich 7/1 einen kleineren Durchmesser aufweist, als der hintere nä­ her an der ersten Anlagefläche 13 angeordnete Außenbereich 7/2 des Paßzapfens 7. Die beiden Bereiche sind über eine Rampe 7/3 miteinander ver­ bunden.

Durch die Außenbereiche verschiedener Außendurch­ messer ist das Einfügen des Paßzapfens 7 in die Ausnehmung 9 des Spannschafts 3 erleichtert. Die Ausnehmung ist entsprechend mit Bereichen verschie­ dener Innendurchmesser versehen, die in Fig. 1 mit 9/1 und 9/2 bezeichnet sind.

Der Paßzapfen 7 ist hohl ausgebildet. Seine Wandung ist im Bereich der Stirnseite des Paßzapfens mit einer Ringnut 17 versehen, deren Wandung in einem großen Bereich im wesentlichen parallel zur Drehachse 11 verläuft. Im Bereich der Stirnfläche geht die Ringnut 11 in eine erste Spannfläche 19 über, die gegenüber der Drehachse 11 unter einem Winkel verläuft. Der Winkel ist frei wählbar in ei­ nem Bereich zwischen etwa 90° bis 5°. Vorzugsweise wird ein Winkel von 60° bis 30° gewählt, insbeson­ dere wird ein Winkel von ca. 45° bevorzugt.

Die erste Spannfläche 19 ist als durchgehende Ring­ schulter ausgebildet.

Am Grund 21 des hohlen Paßzapfens 7 ist ein An­ schlußstutzen 23 mit einem zentralen Durchlaßkanal 25 vorgesehen, durch welchen ein Kühl- und/oder Schmiermittel geführt werden kann. Die dem Spann­ schaft 3 zugewandte Stirnfläche 27 des Anschluß­ stutzens 23 dient als Anschlagfläche.

Der Anschlußstutzen 23 ist auf beliebige Weise an dem Schaft des Werkzeugträgers 5 befestigt, bei­ spielsweise durch eine Verschraubung.

Auch der Spannschaft 3 ist mit einem durchgehenden Kanal 29, der hier konzentrisch zur Drehachse 11 angeordnet ist, versehen. Er dient ebenfalls der Durchleitung eines Kühl- und/oder Schmiermittels.

Die in die Stirnseite des Spannschafts eingebrachte Ausnehmung 9 weist einen Bereich 31 mit reduziertem Innendurchmesser auf. Hier ist ein erstes Element eines Winkelantriebs 33 eingebracht, nämlich eine Gewindehülse 35. Die Hülse ist so dimensioniert, daß ihr Außendurchmesser im wesentlichen dem Innen­ durchmesser des Bereichs 31 der Ausnehmung 9 ent­ spricht. Ihr Innendurchmesser ist so gewählt, daß sie einen Spannzapfen 37 umfaßt. Sie ist mit einem Innengewinde versehen, das mit einem in diesem Be­ reich des Spannzapfens 37 vorgesehenen Außengewinde kämmt. In ihrem der Stirnseite des Spannschafts 3 abgewandten Endbereich weist die Hülse einen ersten Zahnkranz 39 auf, der Teil einer Schrägverzahnung ist.

Das Gegenstück der Schrägverzahnung befindet sich auf dem zweiten Element des Winkelantriebs 33, näm­ lich an einem Betätigungsorgan 41, welches kreiszy­ lindrisch ausgebildet und so angeordnet ist, daß dessen Drehachse 43 senkrecht zur Drehachse 11 ver­ läuft. Das Betätigungsorgan 41 ist quasi als Maden­ schraube ausgebildet und weist auf seiner Stirn­ seite, die der äußeren Umfangsfläche des Spann­ schafts 3 zugewandt ist, einen Innensechskant 45 auf. Das Betätigungsorgan 41 ist auf geeignete Weise, beispielsweise durch eine Ringfeder 47 in einer Bohrung 49 im Spannschaft 3 festgelegt. Auf seiner der Drehachse 11 zugewandten Stirnseite kann das Betätigungsorgan 41 mit einem Zentrierzapfen 51 ausgebildet sein, welcher der zusätzlichen Führung des Betätigungsorgans 41 dient.

Das Betätigungsorgan 41 ist auf seiner Unterseite mit einem zweiten Zahnkranz 53 versehen, der in Eingriff mit dem ersten Zahnkranz 39 tritt.

Durch eine Drehung des Betätigungsorgans 41 findet aufgrund der Zahnkränze 39 und 53 eine Drehung der Gewindehülse 35 statt. Diese ist daher innerhalb des Bereichs 31 der Ausnehmung 9 frei drehbar ange­ ordnet. Eine Längsbewegung der Gewindehülse 35 wird einerseits durch das Betätigungsorgan 41 und ande­ rerseits durch ein Widerlager 55 verhindert, wel­ ches in einem geeigneten Ringnutbereich 57 in der Ausnehmung 9 des Spannschafts 3 angeordnet ist. Als Widerlager 55 können beispielsweise eine oder meh­ rere Distanzscheiben verwendet werden. Sie werden durch eine Mitnehmerscheibe 59 in der Gehäuseaus­ nehmung 57 gegen eine axiale Verlagerung, also ge­ gen eine Verschiebung in Richtung der Drehachse 11 gesichert.

Die vorzugsweise ringförmig ausgebildete Mitnehmer­ scheibe 59 ist durch geeignete Befestigungsmittel, beispielsweise durch eine oder mehrere Schrauben 61 am Spannschaft 3 befestigt. Dabei reichen die Schrauben durch die Mitnehmerscheibe 59 in den Grundkörper des Spannschafts 3 und wirken dort mit einem Gewinde zusammen. Die in der Fig. 1 darge­ stellte Schraube kann an beliebiger Stelle im Um­ fangsbereich der Mitnehmerscheibe 59 angeordnet sein.

Die Mitnehmerscheibe 59 weist einen von der Scheibe entspringenden, axial zur Stirnfläche des Spann­ schafts 3 ragenden Vorsprung 63 auf, der in eine geeignete Ausnehmung 65 in der Stirnseite des Spannzapfens 7 eingreift. Die Mitnehmerscheibe kann einen oder mehrere derartiger Vorsprünge 63 aufwei­ sen. Diese dienen dazu, Drehmomente vom Spannschaft 3 über den Spannzapfen 7 auf den Werkzeugträger zu übertragen.

Der als Spannorgan dienende Spannbolzen 37 weist mehrere Bereiche mit verschiedenen Außendurchmes­ sern auf. In seinem linken Bereich 37/1 ist der Außendurchmesser des Spannbolzens so gewählt, daß dieser in den Durchgangskanal 29 im Spannschaft 3 einführbar ist. Es ist dort auch eine vorzugsweise als O-Ring ausgebildete Dichtungseinrichtung 67 vorgesehen, die einen Austritt des Kühl- oder Schmiermittels aus dem Durchgangskanal 29 verhin­ dert. In einem zweiten Bereich 37/2 ist der Außen­ durchmesser des Spannbolzens 37 so gewählt, daß das dort vorgesehene Außengewinde 40 mit dem Innenge­ winde der Gewindehülse 35 kämmt. Der dritte Bereich 37/3 weist einen größeren Außendurchmesser auf. Er dient der Auflage von Spannelementen 69, die am Um­ fang des Spannbolzens 37 angeordnet sind. Ein noch größerer Außendurchmesser ist in dem sich an­ schließenden Bereich 37/4 vorgesehen. Im Übergangs­ bereich zwischen dem Bereich 37/3 und 37/4 wird eine zweite Spannfläche 71 gebildet, die quasi als Ringschulter umlaufend ausgebildet ist. Der Außen­ bereich 37/4 des Spannbolzens 37 verjüngt sich in Richtung der Stirnfläche 73 des Spannbolzens 37.

Dabei dient die Verjüngung dazu, den hohen Paßzap­ fen 7 leichter über den Spannbolzen 37 zu schieben, während der Spannschaft 3 und der Werkzeugträger 5 zusammengesetzt werden.

Der Spannschaft 37 ist mit einem koaxial zur Drehachse 11 angeordneten Durchgangskanal 75 für das Kühl- und/oder Schmiermittel versehen. Dieser Kanal weist einen aufgeweiteten Bereich 77 in der Nähe der Stirnfläche 73 auf. Der Innendurchmesser dieses aufgeweiteten Bereichs 77 ist an den Außen­ durchmesser des Anschlußstutzens 23 im Werkzeugträ­ ger 5 angepaßt. Der Anschlußstutzen ragt so weit in dem Spannzapfen 37 hinein, daß auch bei einer axia­ len Verlagerung des Spannbolzens immer eine sichere Abdichtung des Durchgangskanals gewährleistet ist. Auch in diesem Bereich ist ein Dichtungsorgan 79 vorgesehen.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt, durch den Spann­ zapfen 37 der in Fig. 1 dargestellten Schnitt­ stelle 1. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugs­ zeichen versehen, so daß auf deren ausführliche Be­ schreibung hier verzichtet werden kann. Der Spann­ bolzen 37 ist bei dem hier dargestellen Ausfüh­ rungsbeispiel mit sechs Spannelementen 69 umgeben. Die Außenflächen der Spannelemente sind kreisbogen­ förmig gewölbt. Es ist erkennbar, daß die Spannele­ mente in Aufnahmetaschen 81 angeordnet sind, die seitlich durch Führungselemente 83 begrenzt werden.

Wenn die sechs Spannelemente 69 in die zugehörigen Aufnahmetaschen 81 eingebracht sind, ergibt sich eine äußere Kreiskontur. An zwei Stellen wird die gedachte Umfangslinie der gesamten Anordnung durch zwei Führungselemente 85 und 87 überragt, die in entsprechende Ausnehmungen im Spannschaft 3 einge­ bracht sind. Bei dem hier dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel greifen diese Führungselemente 85 und 87 in nicht dargestellte Nuten des Mitnehmerrings 59 und verhindern somit eine Drehbewegung des Spannbolzens 37 innerhalb des Spannschafts 3. Dabei wird eine Längsbewegung des Spannbolzens 37 in kei­ ner Weise durch diese beiden Führungselemente 85 und 87 begrenzt.

Bei der Darstellung gemäß Fig. 2 ist der durchge­ hende Kanal 75 für das Kühl-/Schmiermittel deutlich erkennbar.

Im folgenden wird auf die Funktion der Schnitt­ stelle näher eingegangen.

Zur Herstellung der fertigen, in Fig. 1 darge­ stellten Verbindung wird der Werkzeugträger 5 mit dem Spannschaft 3 verbunden, indem der Paßzapfen 7 des Werkzeugträgers 5 in die Ausnehmung 9 in der Stirnseite 73 des Spannschafts 3 eingeführt wird. Dabei erleichtern die Bereiche 7/1 und 7/2 des Außenumfangs des Paßzapfens 7 das Einführen. Gleichzeitig wird der Paßzapfen durch den Spannbol­ zen 37 in der Ausnehmung 9 zentriert. Dabei wird die Einführung des Paßzapfens dadurch erleichert, daß die Stirnseite 73 des Spannbolzens 37 über die zweite Ringfläche 15, die die Stirnfläche des Paß­ zapfens 3 bildet, hinausragt und von einer konisch verlaufenden Fläche umgeben ist.

Während des Einführens des Paßzapfens 7 in die Aus­ nehmung 9 befinden sich die Spannelemente 69 - anders als in Fig. 1 dargestellt - in ihrer an die Außenfläche des Spannbolzens 37 angelegten Posi­ tion. Dazu werden das Betätigungsorgan 41 und damit aufgrund des Zusammenspiels der Zahnkränze 53 und 39 die Gewindehülse 35 so lange gedreht, bis auf­ grund der Zusammenwirkung des Innengewindes in der Gewindehülse 39 und des Außengewindes 40 im Bereich 37/2 des Spannbolzens 37 dieser ganz nach rechts bewegt wird. Dadurch kann sich der Kopfbereich 69/1 des Spannelements 69 an den Außenumfang des Spann­ bolzens 37 anlegen. Dabei wirken elastische Rück­ stellorgane, beispielsweise Gummiringe 89 auf die Spannelemente 69 ein und drücken diese gegen die Umfangswandung des Spannbolzens 37.

Im angelegten Zustand der Spannelemente ist der Außendurchmesser des Spannbolzens im Bereich des Kopfbereichs 69/1 so klein, daß der Spannbolzen 37 mit dem Kopfbereich 69/1 der Spannelemente 69 in den Hohlraum in Paßzapfen 7 eingeführt werden kann.

Der Werkzeugträger 5 wird so in den Spannzapfen 3 eingeschoben, daß die radialen Führungsflächen 13 und 15 aneinanderliegen. Anschließend wird das Be­ tätigungsorgan 41 beispielsweise mit einem geeigne­ ten Steckschlüssel über den Innensechskant 45 ver­ dreht und damit die Gewindehülse 35 ihrerseits in eine Drehbewegung versetzt. Der Spannbolzen 37 wird durch die in Fig. 2 gezeigten Führungselemente 85 und 87 an einer Drehbewegung gehindert, so daß durch das Zusammenspiel von Innengewinde in der Ge­ windehülse 3 und Außengewinde 40 auf dem Spannbol­ zen 37 eine axiale Bewegung des Spannbolzens 37 in Fig. 1 nach links, das heißt in Einspannrichtung, erfolgt. Dieser verlagert sich beim Festspannen der beiden Teile 3 und 5 nach links, wodurch der Kopf­ bereich 69/1 der Spannelemente 69 von der zweiten Schrägfläche 71 radial nach außen gedrängt wird, so daß eine radiale Aufweitung im Bereich der Kopfbe­ reiche 69/1 der Spannelemente 69 erfolgt. Die Spannelemente legen sich mit ihrem Kopfbereich da­ bei an die erste Spannfläche 19 des Paßzapfens 7 an. Durch eine weitere Drehbewegung der Gewinde­ hülse 35 findet eine feste Anlage zwischen den bei­ den Spannflächen 19 und 73 und dem Kopfbereich 69/1 der Spannelemente 69 statt. Durch die Schrägstel­ lung der Spannflächen werden dabei axiale Spann­ kräfte aufgebaut, so daß die beiden Ringflächen 13 und 15 fest aneinandergepreßt und die Werkzeugteile genau gegeneinander ausgerichtet werden und ihre Drehachsen fluchten und die gemeinsame Drehachse 11 der Schnittstelle 1 bilden.

Dadurch, daß die Spannelemente 69 in axialer Rich­ tung frei beweglich sind, können bei einer nicht korrekten Ausrichtung der beiden zu verspannenden Teile oder bei Maßtoleranzen der Spannflächen die Spannelemente ihre Lage so verändern, daß sie eine rundum gleichmäßige Spannkraft aufbringen können. Dabei werden unterschiedliche Spannkräfte innerhalb der Spannelemente 69 letztlich vermieden, so daß eine feste Anlage der Ringflächen 13 und 15 in ih­ rem gesamten Umfangsbereich gegeben ist, ohne daß wesentliche Unterschiede der axialen Spannkräfte auftreten.

Während der Spannbolzen 37 aufgrund der Betätigung des Winkelantriebs 41, 45 nach links in Einspann­ richtung bewegt wird, gelangen die Spannelemente 69 mit ihren Endbereichen 69/2 in Anlage an den Wider­ lagern 55, sie können dann also keine axiale Aus­ weichbewegung nach links durchführen. Dadurch wer­ den die Kopfbereiche 69/1 der Spannelemente 69 op­ timal zwischen den beiden Spannflächen 19 und 71 eingespannt.

Es ist ersichtlich, daß es für das Zusammenspiel zwischen den Spannblechen 19 und 71 mit den Kopfbe­ reichen 69/1 der Spannelemente 69 belanglos ist, ob der Spannbolzen 37 unmittelbar von der Spannhülse 35 bewegt wird oder ob hier Zwischenelemente vorge­ sehen sind, die eine axiale Verlagerung des Spann­ bolzens 37 bewirken. Es ist grundsätzlich auch mög­ lich, daß der Spannbolzen 37 in Rotation versetzt wird und dadurch über einen feststehenden Gewinde­ bereich axial verlagert wird. Doch werden dabei im Spannbereich der Köpfe der Spannelemente hohe Rei­ bungskräfte erzeugt, so daß die Drehbewegung des Spannbolzens 37 behindert wird.

Nach allem ist erkennbar, daß letztlich auch eine Umkehr der Gegebenheiten möglich ist. Es ist denk­ bar, daß der Paßzapfen 7 am Spannschaft und die Ausnehmung 9 am Werkzeugträger vorgesehen sind.

Zum Lösen der Verbindung muß das Betätigungsorgan 41 in entgegengesetzter Richtung verdreht werden, so daß über die Zahnkränze 53 und 39 eine entgegen­ gesetzte Drehbewegung der Gewindehülse 35 bewirkt wird. Dadurch verschiebt sich der Spannbolzen 37 aus der in Fig. 1 dargestellten Verriegelungsposi­ tion axial nach rechts. Dadurch entfernen sich die Spannflächen 19 und 71 vom Kopfbereich 69/1 der Spannelemente 69, so daß die axialen Spannkräfte nachlassen. Durch die elastischen Elemente 89 wer­ den die Spannelemente 69 in ihre Grundstellung in die Aufnahmetaschen 81 zurückverschwenkt, so daß ihre dem Spannbolzen 37 zugewandten Innenseiten parallel zu dessen Außenfläche verlaufen. Schließ­ lich bewegt sich der Spannbolzen 37 so weit nach vorne, daß dessen Stirnseite 73 mit dem Anschlag 27 des Anschlußstutzens 23 in Wirkverbindung tritt. Der Spannbolzen 37 schiebt schließlich den Werk­ zeugträger 5 aus der Ausnehmung 9 des Spannschafts 3. Dabei wird zumindest eine Lockerung der beiden Elemente erreicht. Für die Funktion dieser Locke­ rung ist es belanglos, ob die Stirnfläche 73 des Spannbolzens 37 an dem Anschlußstutzen 23 oder an der Grundfläche 21 des hohlen Paßzapfens 7 an­ schlägt.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Dichtungsmit­ tel 67 und 79 so ausgebildet sind, daß in allen Stellungen während der axialen Verlagerung des Spannbolzens 37 eine Abdichtung des im Inneren der Werkzeugteile verlaufenden Kanals für das Spül- be­ ziehungsweise Kühlmittel gewährleistet ist.

Insgesamt ist erkennbar, daß mit Hilfe der hier be­ schriebenen Schnittstelle eine rundum gleichmäßige Anlage der Paßflächen 13 und 15 gewährleistet ist, so daß eine sehr genaue Maßhaltigkeit auch bei ei­ nem Werkzeugträgertausch sichergestellt ist. Dabei ist sichergestellt, daß durch die frei gegeneinan­ der in axialer Richtung beweglichen Spannelemente 69 sehr gleichmäßige Spannkräfte aufgebaut werden, wobei die Spannkräfte nicht von einem Spannelement zum nächsten übertragen werden, so daß Ermüdungser­ scheinungen praktisch auszuschließen sind.

Claims (18)

1. Schnittstelle zwischen einem Werkzeugträger und einem den Werkzeugträger haltenden Spannschaft einer Werkzeugmaschine, mit einem am Werkzeugträger vorgesehenen hohlen Paßzapfen, der auf seiner In­ nenwand mit einer ersten Spannfläche versehen ist, mit einer an der Stirnseite des Spannschafts vorge­ sehenen, den Paßzapfen aufnehmenden Ausnehmung, in welcher ein in axialer Richtung innerhalb des Spannzapfens verschiebbares Spannorgan angeordnet ist, welches auf seiner Außenseite mit einer zwei­ ten Spannfläche versehen ist, die mit der ersten Spannfläche über Spannelemente zusammenwirkt, wel­ che auf der Außenseite des Spannorgans angeordnet und entgegen einer elastischen Rückstellkraft durch das Spannorgan radial nach außen schwenkbar und in Eingriff mit der ersten und zweiten Spannfläche bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, die Spann­ elemente (69) am Umfang des als Spannbolzen (67) ausgebildeten Spannorgans in axialer Richtung frei beweglich angeordnet sind und bei einer Verlagerung des Spannorgans in Einspannrichtung zwischen die zweite Spannfläche (71) des Spannbolzens (37) und die erste Spannfläche (19) im Paßzapfen (7) gepreßt werden, so daß die beiden der Schnittstelle (1) zu­ geordneten Teile (3; 5) fest miteinander verspannt werden.

2. Schnittstelle nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spannelemente (69) in auf der Außenseite des Spannbolzens (37) vorgesehene Auf­ nahmetaschen (81) in axialer Richtung beweglich un­ tergebracht sind.

3. Schnittstelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmetaschen (81) durch in axialer Richtung des Spannbolzens (37) an dessen Umfangswandung befestigten Führungselementen (83) gebildet werden, deren in Umfangsrichtung gemesse­ ner Abstand an die Breite der Spannelemente (69) angepaßt ist.

4. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Führungselemente (85, 87) in eine auf der Innenseite der den Spannbolzen (37) aufnehmenden Ausnehmung vorgesehene Nut eingreift, so daß der Spannbolzen so festgelegt wird, daß dieser ausschließlich in axialer Richtung hin und her bewegbar ist.

5. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannbolzen (37) mittels eines Winkelantriebs (35, 41) gegenüber dem Spannschaft (3) in axialer Richtung verlagerbar ist.

6. Schnittstelle nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Winkelantrieb eine koaxial zum Spannbolzen (37) angeordnete Gewindehülse (35), die mit einem Innengewinde versehen ist, sowie ein mit der Gewindehülse zusammenwirkendes drehbares Betä­ tigungsorgan (41) aufweist, welches mit einem er­ sten Zahnkranz (53) versehen ist, und daß der Spannbolzen (37) auf seiner Außenseite zumindest einen Bereich (37/2) aufweist, der mit einem Außen­ gewinde (40) versehen ist, welches mit dem Innenge­ winde der Gewindehülse (35) in Eingriff bringbar ist.

7. Schnittstelle nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindehülse (35) mit einem mit dem ersten Zahnkranz (53) zusammenwirkenden zweiten Zahnkranz (39) versehen und drehbar ausge­ bildet ist, während der Spannbolzen (37) innerhalb des Spannschafts (3) so festgelegt ist, daß er le­ diglich in axialer Richtung hin und her verschieb­ bar ist.

8. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan (41) durch Winkelantrieb als drehbare Hülse (41) ausgebildet ist, deren Drehachse (43) auf der Drehachse (11) der Gewindehülse (35) steht, und so ausgebildet ist, daß der erste Zahnkranz (53) und der zweite Zahnkranz (39) ineinandergreifen.

9. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gekennzeichnet durch ein mit den Spannelementen (69) zusammenwirkendes Widerlager (55), welches die Spannelemente bei einer Bewegung des Spannbolzens (37) in Einspannrichtung so hält, daß deren dem Wi­ derlager (55) gegenüberliegenden Enden (69/1) von der zweiten Spannfläche (71) des Spannbolzens (37) gegen die erste Spannfläche (19) im Paßzapfen (7) gepreßt miteinander verspannt werden.

10. Schnittstelle nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Widerlager (55) durch eine in axialer Richtung stationäre Schulter gebildet wird.

11. Schnittstelle nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schulter durch eine Distanz­ scheibe (55) gebildet wird, die einerseits an der Gewindehülse (35) und andererseits an einer Halte­ rung (59) anliegt.

12. Schnittstelle nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Halterung von einer Mitneh­ merscheibe (59) gebildet wird, die mindestens einen in eine entsprechende Ausnehmung (65) im Werkzeug­ träger (5) oder dessen Paßzapfen (7) eingreifenden Vorsprung (63) aufweist und mit dem Spannzapfen (3) starr verbunden ist.

13. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannorgan (37) einen durchgehenden Längskanal (75, 77) für ein Kühl- und/oder Schmiermittel aufweist und daß auf seiner Außenseite Dichtungsmittel (79) vorgesehen sind.

14. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannorgan (37) auf seiner Stirnseite (73) mit einem vom Werkzeug­ träger (5) entspringenden Anschlußstutzen (23) zu­ sammenwirkt, über den das Kühl- oder Schmiermittel weitergeleitet wird.

15. Schnittstelle nach Anspruch 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Anschlußstutzen (23) mit ei­ ner Anschlagfläche (27) versehen ist, gegen die - zum Auswerfen des Werkzeugträgers (5) - der Spann­ bolzen (37) verfahrbar ist.

16. Schnittstelle nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste Spannfläche (19) im Paßzapfen (7) als umlaufende Schulter einer Ringnut (17) ausgebildet ist.

17. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Spann­ fläche (71) am Spannschaft (3) als umlaufende Flä­ che einer Ringschulter ausgebildet ist.

18. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannflächen (19, 71) mit der Längs- oder Drehachse (11) des Werkzeugträgers (5) und des Spannschafts (3) einen Winkel von 90° bis 5°, vorzugsweise von 60° bis 30°, insbesondere von ca. 45°, einschließen.