DE4217657A1 - Schnittstelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schnittstelle zwischen einem Aufnahmekörper und einem Einsteckkörper, ins­ besondere zwischen einem Werkzeugkörper und einem den Werkzeugkörper haltenden Spannschaft einer Werkzeugmaschine. Mit Schnittstelle wird im folgen­ den auch eine Verbindungsstelle zwischen einem Werkzeugträger und einem Zwischenstück bzw. einem Zwischenstück und einem das Zwischenstück haltenden Spannschaft einer Werkzeugmaschine verstanden. Ein­ geschlossen sind auch Verbindungsstellen zwischen zwei Zwischenstücken der hier angesprochenen Art. In diesem Zusammenhang werden als Einsteckkörper auch Einbau- und Vorsatzflansche bezeichnet, in die ein Werkzeugträger einsteckbar ist.

Es wurde bereits eine Schnittstelle vorgeschlagen (Patentanmeldung P 42 11 034.3) die sich dadurch auszeichnet, daß sie mit einer Spannvorrichtung versehen ist, die zwei am Aufnahmekörper ange­ brachte Spannkörper aufweist, die mittels einer Be­ tätigungseinrichtung in zueinander entgegengesetz­ ten Richtungen verlagerbar sind. Es hat sich her­ ausgestellt, daß die beiden Teile der Schnittstelle nach den Verspannen häufig schwer lösbar sind. Bei einem Einsteckkörper mit zylindrischem Schaft kann dies bei Verunreinigungen der Schnittstelle der Fall sein. Bei Einsteckkörpern mit kegeligem Schaft wird dieser nach dem Verspannen der beiden Teile der Schnittstelle so fest in den Aufnahmekörper hineingezogen, daß er aufgrund der Haftreibung (Selbsthemmung) nach dem Lösen der Spannvorrichtung schwer zu entfernen ist.

Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, eine Schnittstelle zu schaffen, die einerseits eine op­ timale Verspannung der beiden zugehörigen Teile ge­ währleistet und andererseits eine leichte Trennung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Schnittstelle gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 mit Hilfe der in diesem Anspruch genannten Merkmale gelöst. Die Schnitt­ stelle zeichnet sich durch eine Ausstoßvorrichtung aus, die die beiden zugehörigen Teile im gelösten Zustand der Spannvorrichtung so auseinanderschiebt, daß der Einsteckkörper leicht aus dem Aufnahmekör­ per herausnehmbar ist. Eine derartige Schnittstelle zeichnet sich dadurch aus, daß einerseits hohe Spannkräfte aufgebaut werden, die eine sichere Ver­ ankerung des Einsteckkörpers im Aufnahmekörper ge­ währleistet, und die andererseits beim Lösen der Spannvorrichtung ein erstes Auseinanderschieben der beiden Teile der Schnittstelle sicherstellt, so daß eine Haftreibung zwischen den beiden Teilen über­ wunden und so eine leichte Trennung der Schnitt­ stelle möglich wird.

Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform der Schnittstelle, bei der die Ausstoßvorrichtung ein von den Spannkörpern betätigbares Ausstoßelement aufweist, die also einfach aufgebaut ist. Das Aus­ stoßelement wird unmittelbar von einem Spannkörper betätigt, sofern dieser in seine Öffnungsstellung verlagert wird.

Weiterhin wird eine Ausführungsform der Schnitt­ stelle bevorzugt, bei welcher ein Spannkörper mit einer Betätigungsschräge versehen ist, die auf das eine Ende des Ausstoßelements wirkt. Die in radi­ aler Richtung verlagerbaren Spannkörper bewirken auf konstruktiv einfache Weise eine axiale Ver­ schiebung des Ausstoßelements und damit eine Lösung der beiden der Schnittstelle zugeordneten Teile. Damit ist eine einfache und preiswerte Lösung gege­ ben.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist schließlich vorgesehen, daß die Schnittstelle sich dadurch auszeichnet, daß die Ausstoßvorrichtung einen Stift aufweist, der in einem Spanndorn der Spannvorrichtung geführt ist. Damit ist also die Ausstoßvorrichtung in den Spanndorn integriert und sehr kompakt aufgebaut, ohne daß es zu einer we­ sentlichen Schwächung des Spanndorns kommt.

Weitere Ausgestaltungen der Schnittstelle ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

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

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Ausschnitt der Schnittstelle;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Spann­ vorrichtung der Schnittstelle und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Spann­ körpers.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Schnittstelle 1, wobei der Schnitt durch die Drehachse 7 geführt ist.

Die Schnittstelle weist einen als Hohlkörper ausge­ bildeten Einsteckkörper 5 auf, in dessen Inneren ein von einer Innenfläche 17 begrenzter Hohlraum vorgesehen ist. In diesen ist ein auch als Spannpa­ trone bezeichneter Spanndorn 24 eingebracht, der oben und unten mit je einer Nut 29 versehen ist. In den Nuten 29 liegen Spannkörper 27 und 27′, die von einer senkrecht zur Drehachse 7 verlaufenden als Betätigungseinrichtung dienenden Spannschraube 49 (siehe Fig. 2) durchdrungen werden, die mit einem Links-rechts-Gewinde versehen ist. Die Gewindeab­ schnitte kämmen mit entsprechenden Innengewinden in den Spannkörpern 27, so daß diese bei einer Drehung der Spannschraube in radialer Richtung nach innen bzw. außen verlagert werden. In Fig. 1 ist ober­ halb der Drehachse 7 die mögliche Verlagerung des Spannkörpers 27 durch gestrichelte Linien angedeu­ tet.

In dem hohlen, auch als Paßzapfen 15 bezeichneten Bereich des Einsteckkörpers ist in dessen Innenflä­ che eine Ringnut 19 eingebracht, die eine Anlage­ fläche 23 aufweist. Diese ist auf der Seite der Ringnut 19 angeordnet, die der Stirnseite, die in Fig. 1 nicht ersichtlich ist, des Einsteckkörpers zugewandt ist. Bei einer Verlagerung der Spannkör­ per 27 bzw. 27′ radial nach außen liegt die Anlage­ fläche 23 an einer als Spannfläche 65 bezeichneten zweiten Anlagefläche an, die auf dem Spannkörper 27 vorgesehen ist. Durch das Zusammenwirken der Anla­ gefläche 23 mit der Spannfläche 65 wird eine in Richtung der Drehachse 7 wirkende Kraftkomponente auf den Einsteckkörper 5 aufgebaut, der dadurch in das Innere des hier nicht wiedergegebenen Aufnah­ mekörpers hereingezogen wird. Zur Ausübung dieser Spannkraft ist der Spanndorn 24 fest mit dem Auf­ nahmekörper verbunden. Beim Verspannen der beiden der Schnittstelle 1 zugeordneten Teile befinden sich also gemäß der oberen Darstellung in Fig. 1 die Spannkörper 27 in ihrer maximal äußeren, radial nach außen verlagerten Stellung, die gestrichelt oberhalb der Drehachse 7 eingezeichnet ist.

Zum Lösen der Verspannung werden die Spannkörper 27 und 27′ durch Betätigung der Spannschraube 49 in Richtung auf die Drehachse 7 des Spanndorns 24 ver­ lagert. Dabei werden auch Ausstoßflächen 71 der Spannkörper 27 und 27′ in Richtung auf die Drehachse 7 verlagert. Die Ausstoßflächen schließen einen stumpfen Winkel α mit der Drehachse 7 ein, der sich in Fig. 1 nach rechts öffnet.

Die Ausstoßflächen 71 wirken mit einer Ausstoßvor­ richtung 73 zusammen, die ein als Stift 75 ausge­ bildetes Ausstoßelement aufweist. Der Stift 75 ist in einer Bohrung untergebracht, die in einen Ring­ schulterbereich 77 des Spanndorns 24 eingebracht ist. Die Mittelachse 79 der Bohrung bzw. des Stifts 75 verläuft hier im wesentlichen parallel zur Drehachse 7. Der Stift kann auf geeignete Weise ge­ gen Herausfallen gesichert sein, hier sind bei­ spielhaft zwei in geeignete Ringnuten 81 einge­ brachte O-Ringe 83 vorgesehen. Aus dem folgenden ist ersichtlich, daß die Sicherung gegen Herausfal­ len eine Bewegung des Stifts 75 in Richtung der Mittelachse 79 ermöglichen muß. Es ist beispiels­ weise auch möglich, einen senkrecht auf der Mittel­ achse 79 angeordneten Sicherungsstift vorzusehen, der in ein in den Stift 75 eingebrachtes Langloch eingreift.

Die Dimensionen des Stifts 75 und die Tiefe der Ringnuten 81 sind so auf den Durchmesser der den Stift aufnehmenden Bohrung abgestimmt, daß der Stift eine Translationsbewegung in Richtung seiner Mittelachse 79 ausführen aber nicht ohne weiteres aus dem Spanndorn herausfallen kann. Die Anzahl der O-Ringe kann an den Einzelfall angepaßt werden. Es mag auch sein, daß ein einziger O-Ring zu Sicherung des Stifts ausreicht.

Der Stift 75 ist so lang gewählt, daß er die Stirn­ seite 35 des Spanndorns zumindest dann überragt, wenn die Spannkörper 27 bzw. 27′ in ihre innere Stellung verlagert sind, in welcher sie einen mi­ nimalen Abstand zur Drehachse 7 aufweisen. Dabei liegen die Stifte 75 mit ihrem inneren Ende 85 an der Ausstoßfläche 71 an.

Das innere Ende 85 des Stifts 75, das mit der Aus­ stoßfläche 71 zusammenwirkt, kann ebenfalls mit ei­ ner Schrägfläche bzw. Anlauffläche versehen werden. In diesem Fall müßte eine Sicherung gegen Verdrehen des Stifts vorgesehen sein, damit eine exakte Zu­ ordnung der Ausstoßflächen sichergestellt ist. Es ist auch möglich, daß, wie in Fig. 1 dargestellt, daß innere Ende 85 des Stifts 75 abgerundet ist, so daß unabhängig von der Anordnung des Stifts, also unabhängig von einer Verdrehung um die Mittelachse 79, ausreichende Ausstoßkräfte aufgebaut werden, wenn der Spannkörper 27 in seine Entriegelungslage gebracht wird.

Das gegenüberliegende, über die Stirnseite 35 des Spanndorns 24 hinausragende Ende des Stifts 75 kann eine senkrecht zur Mittelachse 79 verlaufende ebene Fläche oder eine gewölbte Oberfläche aufweisen, die vorzugsweise eine Kugelabschnittsform aufweist.

Es zeigt sich also, daß die Ausstoßvorrichtung 73 betätigt wird, wenn die Spannkörper 27 bzw. 27′ durch Drehung der Spannschraube 49 in ihre Entrie­ gelungsstellung verlagert werden, in welcher sie den geringsten Abstand zur Drehachse 7 aufweisen.

Gleichzeitig gelangen die Ausstoßflächen 71 der Spannkörper mit dem inneren Ende 85 der Stifte 75 in Eingriff, während die Spannkörper mittels der Spannschraube verlagert werden. Die Spannkörper drücken also bei der Verlagerung in die Entriege­ lungsstellung die Stifte 75 weiter aus der Stirn­ seite 35 des Spanndorns 24 heraus, so daß sich die Stifte 75 am Grund 39 des Raumes 41 im hohlen Paß­ zapfen 15 abstützen können. Durch die axiale Verla­ gerung der Stifte 75 wird also eine Schubkraft auf den Spanndorn 24 ausgeübt, so daß dieser nach links aus dem Inneren des Paßzapfens 15 hinausgeschoben wird. Gleichzeitig wird auf diese Weise der Paßzap­ fen 15 des Einsteckkörpers 5 aus dem Aufnahmekörper herausgedrückt.

Die Spannkörper 27 dienen also einerseits der Ver­ spannung der beiden der Schnittstelle 1 zugeordne­ ten Teile und andererseits dem Ausstoßen des Ein­ steckkörpers aus dem Aufnahmekörper.

In Fig. 1 ist eine Schnittstelle 1 dargestellt, die zwei Stifte 75 aufweist. Es ist jedoch vorteil­ hafter Weise möglich, lediglich eine Ausstoßvor­ richtung 73 vorzusehen und damit den Aufbau der Schnittstelle zu vereinfachen. Es ist in diesem Fall auch nur erforderlich, einen der Spannkörper mit einer Ausstoßfläche 71 zu versehen. Um zu ver­ meiden, daß die beiden Spannkörper vertauscht wer­ den, können die Nuten 29 und die zugehörigen Spann­ körper verschieden breit ausgelegt werden. Auf diese Weise ist eine eindeutige Zuordnung möglich. Dies läßt sich beispielsweise auch durch Einbrin­ gungen von Paßstiften und entsprechenden Ausnehmun­ gen in den Nuten bzw. den Spannkörpern erreichen.

Aus der in Fig. 2 wiedergegebenen Querschnitt-Dar­ stellung ist die Form der Spannkörper 27 und 27′ deutlich erkennbar. Die beiden Spannkörper sind mittels der Spannschraube 49 in ihre äußere Stel­ lung verlagert, so daß sie die äußere Kontur des Spanndorns 24 überragen und in die Ringnut 19 ein­ greifen, deren Innenfläche durch eine Kreislinie K 1 angedeutet ist.

In Fig. 2 ist gestrichelt eingezeichnet, wie die Spannkörper 27 und 27′ in der Entriegelungsstellung angeordnet sind. Es zeigt sich, daß diese dann mit ihrer der Drehachse 7 zugewandten Innenfläche 87 an einem Mittelsteg 89 des Spanndorns 24 anliegen. Die Innenfläche 87 und die Außenfläche des Mittelstegs 89 sind komplementär ausgebildet. Die Höhe der Spannkörper 27 ist so gewählt, daß diese vollstän­ dig im Inneren der Nut 29 angeordnet sind, wenn sie sich in ihrer Entriegelungsstellung befinden.

Die Außenfläche A der Spannkörper 27 und 27′ ist so gewählt, daß diese im Bereich der die Spannschraube 49 aufnehmenden Bohrung 45 so abgeflacht ist, daß die Spannkörper die Anlagefläche 23 nur mit den Be­ reichen der Außenfläche A berühren, die in einem Abstand zur Bohrung 45 angeordnet sind. Auf diese Weise ergibt sich quasi eine 4-Punkt-Anlage, bei der Betätigung bzw. Verspannung der Spannkörper 27 und 27′. Aufgrund dieser Verspannung wird der dünn­ wandige hohle Paßzapfen beim Verriegeln der Schnittstelle 1 aufgeweitet und liegt sehr gut an der Wandung der den Paßzapfen aufnehmenden Ausneh­ mung im Aufnahmekörper an.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Nuten 29 im Spanndorn 24 durch den Mittel­ steg 89 voneinander getrennt sind. Im Inneren des Mittelstegs sind im wesentlichen parallel zur Drehachse 7 verlaufende Kanäle 91 vorgesehen, durch die ein Kühl- bzw. Schmiermittel geleitet werden kann. Die Kanäle 91 stehen mit in den Figuren nicht wiedergegebenen Durchführungen für Kühl- und Schmiermittel in Verbindung, so daß der Spanndorn 24 in Längsrichtung von einem Kühl- und Schmiermit­ tel durchströmt werden kann. Dabei ist auf bekannte Weise sicherzustellen, daß dieses nicht seitlich am Spanndorn entweichen und aus der Schnittstelle 1 austreten kann.

Durch den Mittelsteg 89 wird dem Spanndorn 24 eine sehr große Stabilität verliehen, so daß die von den Spannkörpern 27 und 27′ aufgenommenen und in die Nutflanke 33 eingeleiteten Spannkräfte sicher über­ tragen werden, ohne daß es zu wesentlichen Verfor­ mungen des Spanndorns kommt. Damit lassen sich sehr exakt vorherbestimmbare Spannkräfte erzeugen und eine überaus große Wiederholungsgenauigkeit beim Austausch der der Schnittstelle 1 zugeordneten Teile erreichen.

Fig. 2 zeigt noch, daß der Spanndorn 24 von einer Durchgangsbohrung 55 durchdrungen wird, durch die Spannschraube 49 geführt ist. Die Spannschraube hat, wie oben bereits erwähnt, gegenläufige Gewin­ deabschnitte 49a und 49b, die den entgegengesetzten Spannkörper 27 und 27′ zugeordnet sind und der ra­ dialen Verlagerung der Spannkörper bei einer Dre­ hung der Spannschraube 49 dienen.

Die Ausgestaltung der Konturen der Spannkörper ist insofern frei wählbar, als die Innenfläche 87, die hier im wesentlichen einer Trapezform nachempfunden ist, frei ausgestaltet werden kann. Es ist bei­ spielsweise auch möglich, daß die - in Vorderansicht betrachtet - Spannkörper kreisabschnittförmig ausge­ bildet sind. Wesentlich ist, daß der im Bereich der Bohrung 45 vorgesehene Teil des Grundkörpers der Spannkörper sehr stabil ausgebildet ist, so daß hohe Spannkräfte übertragen werden können.

Fig. 3 zeigt noch eine perspektivische Ansicht ei­ nes Spannkörpers, wie er in den Fig. 1 und 2 er­ läutert wurde.

In die Vorderseite 93 des Spannkörpers, die in Fig. 1 rechts angeordnet ist, ist eine Ausnehmung eingebracht, die sich durch eine als Ausstoßfläche 71 bezeichnete Schrägfläche auszeichnet. Diese wird durch eine keilförmige Ausnehmung in der Vorder­ seite 93 des Spannkörpers 27 gebildet.

Die Breite der Ausnehmung ist so gewählt, daß der Stift 75 der Ausstoßvorrichtung 73 ungehindert an der Ausstoßfläche 71 anliegen kann.

Der Spanndorn 24 kann auf seiner den Stiften 75 ge­ genüberliegenden - hier nicht dargestellten - Seite mit zwei gegenüber der Drehachse 7 radial verlau­ fenden Ansätzen bzw. Flügeln versehen werden, die eine Bajonettverriegelung des Spanndorns im Inneren des Aufnahmekörpers ermöglichen. Zusätzlich kann eine Verriegelungseinrichtung vorgesehen werden, die die Flügel in der Verriegelungsstellung halten, wenn der Spanndorn 24 im Aufnahmekörper eingesetzt ist. Um eine eindeutige Orientierung des Spanndorns im Inneren des Aufnahmekörpers zu gewährleisten, können die Flügel bzw. die Ansätze verschieden breit sein und verschieden breiten Ausnehmungen im Inneren des Aufnahmekörpers zugeordnet werden.

Aus dem oben Gesagten, ist ersichtlich, daß die Schnittstelle 1 sich dadurch auszeichnet, daß die zugehörigen Teile durch Betätigung der Spannkörper 27 und 27′ mit Hilfe der Spannschraube 49 einer­ seits verriegelt werden können und andererseits si­ chergestellt wird. Die beiden Teile der Schnitt­ stelle können im entriegelten Zustand der Spannkör­ per mit Hilfe der von den Spannkörpern betätigten Ausstoßvorrichtung sehr leicht auseinandergeschoben werden. Dies ist einerseits für Paßzapfen 15 von Bedeutung, die zylindrisch ausgebildet sind, weil die beiden Teile der Schnittstelle durch Verschmut­ zung aneinander haften könnten. Andererseits ist die Ausstoßvorrichtung von besonderer Wichtigkeit, wenn der Paßzapfen eine konische Außenfläche auf­ weist, die mit einer entsprechenden konischen Aus­ nehmung im Aufnahmekörper zusammenwirkt. Häufig wird nach dem Verspannen der beiden Teile der Schnittstelle festzustellen sein, daß aufgrund ei­ ner Selbsthemmung die beiden Teile der Schnitt­ stelle nur schwerlich trennbar sind. Derartige Nachteile lassen sich durch die Ausstoßvorrichtung sehr leicht überwinden.

Nach allem zeigt sich auch, daß der Spannkörper insbesondere bei der Ausgestaltung mit einer Bajo­ nettverriegelung leicht austauschbar ist. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Spannkörper im verrie­ gelten Zustand der Schnittstelle 1 einerseits an der Anlagefläche 23 anliegen und sich andererseits an der rechten Nutflanke 33 der Nut 29 abstützen. Dabei können Verschleißerscheinungen nicht nur an den Spannkörpern sondern eben auch an der rechten Nutflanke des Spanndorns auftreten, die einen Aus­ tausch des Spanndorns erzwingen. Dies ist bei der angesprochenen Ausgestaltung des Spanndorns beson­ ders leicht möglich, so daß Zeitverluste bei der Instandsetzung der Schnittstelle auf ein Minimum reduzierbar sind.

Claims (10)

1. Schnittstelle zwischen einem Aufnahmekörper und einem Einsteckkörper, insbesondere zwischen einem Werkzeugträger und einem den Werkzeugträger halten­ den Spannschaft einer Werkzeugmaschine, mit einem am Einsteckkörper vorgesehenen hohlen Paßzapfen, mit einer der Aufnahme des Paßzapfens dienenden Ausnehmung in der Stirnseite des Aufnahmekörpers und mit einer den Aufnahmekörper zugeordneten an der Innenfläche des Paßzapfens eingreifenden Spann­ vorrichtung, die zwei am Aufnahmekörper angebrachte Spannkörper aufweist, die mittels einer Betäti­ gungseinrichtung in zueinander entgegengesetzten Richtungen verlagerbar sind (nach Hauptanmeldung P 42 11 034.3), dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Spannvorrichtung (24; 27; 49) betätigbare Ausstoßvorrichtung (73) vorgesehen ist, die der Lö­ sung des Einsteckkörpers und des Aufnahmekörpers (5) der Schnittstelle (1) dient.

2. Schnittstelle nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausstoßvorrichtung (73) ein von den Spannkörpern (27, 27′) der Spannvorrichtung be­ tätigbares Ausstoßelement (75) aufweist, durch wel­ ches der Einsteckkörper im entspannten Zustand der Schnittstelle (1) aus dem Aufnahmekörper (5) herausschiebbar ist.

3. Schnittstelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Spannkörper (27) mit einer mit dem Ausstoßelement (75) zusammenwir­ kenden Ausstoßfläche (71) versehen ist.

4. Schnittstelle nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausstoß­ element als Stift (75) ausgebildet ist, der gegen Herausfallen sicherbar ist.

5. Schnittstelle nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stift (75) durch mindestens einen O-Ring (83) sicherbar ist.

6. Schnittstelle nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (75) im Inneren der Schnittstelle (1), vorzugsweise in einem Spanndorn (24) der Spannvorrichtung geführt ist.

7. Schnittstelle nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkör­ per (27, 27′) und die die Spannkörper aufnehmenden Nuten (29) im Spanndorn (24) verschieden breit aus­ gebildet sind.

8. Schnittstelle nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanndorn (24) einen die Nuten (29) trennenden Mittelsteg (89) aufweist, in dem zumindest ein Kanal (91) für ein Kühl- oder Schmiermittel geführt ist.

9. Schnittstelle nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanndorn (24) mit einer Bajonettverriegelung versehen ist, die vorzugsweise Flügel verschiedener Breite auf­ weist.

10. Schnittstelle nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gewölbte Außenfläche der Spannkörper (27, 27′) zur Erzielung einer 4-Punkt-Anlage in ihrem Mittelbereich abge­ flacht ist.