DE4325593A1

DE4325593A1 - Spannvorrichtung für Werkzeuge

Info

Publication number: DE4325593A1
Application number: DE19934325593
Authority: DE
Inventors: Reinhard Schroeder
Original assignee: Gildemeister AG
Current assignee: DMG Mori AG
Priority date: 1993-07-30
Filing date: 1993-07-30
Publication date: 1995-02-02

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für das Spannen rotierend antreibbarer und feststehender Werkzeuge mit einem Werkzeugschaft in Werkzeugaufnahmen, insbesondere in Werkzeugaufnahmebohrungen von Werkzeugrevolvern, mit einem Kopplungsmittel am werkzeugaufnahmeseitigen Ende des Werkzeugschaftes, das mit axial verschiebbaren Spannelementen in Eingriff gebracht wird, und mit einer Spannmutter, die relativ zur Werkzeugaufnahme drehbar ist und auf Druckstücke einwirkt, die die Spannkraft auf die Spannelemente übertragen.

Eine derartige Spannvorrichtung ist aus EP 05 28 262 A2 bekannt. Auf ein Schaftaufnahmeteil, das mit einem Gewinde versehen ist, wird eine Spannmutter aufgeschraubt. Die Axialbewegung der Spannmutter wird über ein Druckstück auf ein Zugelement übertragen, das in den Werkzeughohlschaft eingreifende Finger aufspreizt. Dadurch wird der Werkzeugschaft in die Werkzeugaufnahmebohrung gezogen und geklemmt. Obwohl der sonst übliche Spannzylinder mit Zugstange vermieden wird, muß die Rotation der Spannmutter durch einen separaten Antrieb bewirkt werden. Auch an der Vorderseite der Werkzeugaufnahme ist z. B. bei mehreren nebeneinander angeordneten Werkzeugen die Anordnung eines Antriebs mit den Übertragungselementen häufig schlecht möglich.

Aus DE 41 10 720 A1 ist eine weitere Werkzeugspannvorrichtung bekannt, bei der die Spannkraft über ein Kegelgetriebe seitlich in den Spannschaft eingeleitet wird. Das abtreibende Kegelrad besitzt dabei ein Innengewinde mit dem es sich auf ein Zugelement aufschraubt und so die Spannkraft auf die Spreizfinger der Werkzeugspannvorrichtung ausübt. Das antreibende Kegelrad besitzt einen Innensechskant, in den ein Steckschlüssel zur manuellen Drehung des Kegelrades eingesetzt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugspannung für rotierend antreibbare und feststehende Werkzeuge durch die Drehung eines Werkzeugantriebs zu bewirken.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des 1. Anspruchs gelöst.

Die Erfindung ist auf alle gängigen Spannsysteme anwendbar, bei denen die Werkzeuge über einen Werkzeugschaft verfügen und durch eine Axialbewegung in Richtung der Werkzeugschaftachse gespannt werden.

Die Werkzeugspannung kann vollautomatisch dadurch erfolgen, daß der Kupplungsbolzen durch eine Werkzeugübergabevorrichtung betätigt wird oder teilautomatisch durch manuelles Betätigen des Kupplungsbolzen. In beiden Fällen wird die Spannkraft vom vorhandenen Werkzeugantrieb aufgebracht, so daß sich ein gesonderter Antrieb erübrigt. Bei rotierend angetriebenen Werkzeugen sind die Spannelemente in die Werkzeugspindel integriert. Bei feststehenden Werkzeugen ist zwischen Werkzeugantrieb und Spannelement eine kurze Antriebswelle vorgesehen. In beiden Fällen läßt sich der Antriebszug und die Spannmechanik in der Werkzeugaufnahme des Werkzeugträgers unterbringen. Es wird kein zusätzlicher Raum benötigt, so daß die Vorrichtung mehr platzsparend ist. Für die Keilflächen zwischen den Druckstücken und den Kupplungselementen können Winkel gewählt sein, die im Bereich der Selbsthemmung liegen. Dadurch wird die Sicherheit der Werkzeugspannung erhöht. Auch die Gewindesteigerung der Spannmutter und des Gewindes der Druckstücke verhindert ein unabsichtliches Lösen der gespannten Werkzeuge.

Für das automatische Einsetzen der Werkzeuge muß eine definierte Stellung der Kupplungselemente gewährleistet werden, weil sonst der Werkzeugschaft auf die geschlossene Kupplung auftreffen könnte. Dazu dient ein Führungsbolzen, der zwei Raststellungen hat. Die Kupplungselemente werden in diesem Führungsbolzen gelagert. Da rotierende Werkzeuge außerdem bei rotierender Schaftaufnahme gespannt werden, muß das eingesetzte Werkzeug vorfixiert werden, damit es vor dem eigentlichen Spannvorgang von der Zuführeinrichtung freigegeben werden kann.

Insbesondere bei Kegelschäften für die Werkzeugspannung tritt Selbsthemmung auf. Der Kegelschaft muß deshalb zur Entnahme des Werkzeugs mit einer Lösekraft beaufschlagt werden. Die Druckstücke sind dazu mit Nasen versehen, die hinter einen Absatz des Werkzeugschaftes greifen.

Die Kupplungselemente müssen jeweils entsprechend den am Werkzeughalter vorgesehenen Koppelelementen ausgebildet sein. Sie erhalten daher dem verwendeten Werkzeugsystem angepaßte Formen. Allen Kupplungselementen ist gemeinsam, daß sie die Anzugskraft auf die Werkzeuge übertragen können.

Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Werkzeugspannvorrichtung für rotierend antreibbare Werkzeuge,

Fig. 2 eine Werkzeugspannvorrichtung für feststehende Werkzeuge,

Fig. 3 eine Werkzeugspannvorrichtung für ein alternatives Werkzeugsystem.

In die Werkzeugaufnahmebohrung 1 eines Werkzeugträgers 2 ist die Aufnahmehülse 3 für eine Werkstückspannvorrichtung eingesetzt. In der Aufnahmehülse 3 ist eine Antriebsspindel 4 gelagert, die an ihrem einen Ende ein Kegelrad 5 trägt, das mit einem nicht dargestellten Werkzeugantrieb verbunden ist. Die Antriebsspindel 4 besitzt an ihrem gegenüberliegenden Ende eine Schaftaufnahme 6, in die ein Werkzeug 7 mit seinem Werkzeugschaft 8 eingesetzt werden kann. Der Werkzeugschaft 8 trägt Kopplungsmittel 9, die von Spannelementen 10 erfaßt werden können. Die Spannelemente 10 sind in einer Spannmutter 11 drehbar gelagert und stützen sich auf einen Führungsbolzen 12 ab, der durch Federrastelemente 13 in zwei unterschiedlichen Lagen fixiert werden kann.

Die Spannmutter 11 ist auf der Antriebsspindel 4 drehbar aber unverschieblich gelagert. In das Innengewinde der Spannmutter 10 greift das Außengewinde von über den Umfang verteilt angeordneten Druckstücken 14, die in Längsnuten 15 gehalten sind. Die Druckstücke 14 weisen Keilflächen 16 auf, die auf entsprechende Keilflächen der Spannelemente 10 wirken. Die Neigung der Keilflächen 16 ist so gewählt, daß zwischen Druckstück 14 und Spannelement 10 Selbsthemmung herrscht.

Die Spannmutter 11 wird an ihrer Rotation gemeinsam mit der Antriebsspindel 4 durch einen Kupplungsbolzen 17 gehindert, der die Spannmutter 11 mit der Aufnahmehülse 3 solange verbindet, bis der Spannvorgang abgeschlossen ist. Der Kupplungsbolzen 17 wird während der übrigen Zeit durch eine Feder 18 außer Eingriff gehalten.

In Fig. 2 ist die Spannvorrichtung für feststehende Werkzeuge dargestellt. Die Schaftaufnahme 26 ist mit der Aufnahmehülse 23 und dem Werkzeugträger 2 fest verschraubt. Das Kegelrad 5 ist auf einer verkürzten Antriebsspindel 24 befestigt, die über eine federbelastete Kupplungsschiebe 25 mit der Spannmutter 27 verbunden wird. Die Verbindung wird durch den Kupplungsbolzen 17 ausgelöst, der über Betätigungshebel 28, 29 auf die Kupplungsschiebe 25 wirkt. Die Druckstücke 14 sind in Längsnuten 20 der nicht rotierenden Schaftaufnahme 26 axialverschieblich gelagert, so daß sie sich durch die Drehung der Spannmutter verschieben.

In Fig. 3 ist eine Spannvorrichtung für ein anderes, bekanntes Werkzeugsystem dargestellt. Das Werkzeugsystem besitzt als Aufnahme einen Kegelhohlschaft 30 mit Bohrungen 31. Der Kegelhohlschaft 30 wird durch Kugeln 32 in die Schaftaufnahme 33 gezogen und geklemmt, die in die Bohrungen 31 gepreßt werden. Dazu wird ein mit Keilflächen 34 versehenes Kupplungselement 35 in Axialrichtung verschoben. Die Verschiebung wird durch die Druckstücke 36 bewirkt, die auf das Kupplungselement 35 einwirken und die mit ihrem Außengewinde mit der Spannmutter 37 in Eingriff stehen. Die Druckstücke 36 werden in der bereits beschriebenen Weise von dem Spindelantrieb gedreht, während die Spannmutter 36 durch den Kupplungsbolzen 17 festgehalten wird.

Bei gelöster Spannvorrichtung liegen die Kugeln 32 an einem elastisch verformbaren Zwischenstück 37 an, das die Kugeln 32 nach außen drängt. Dadurch wird der Kegelhohlschaft 30 in der Schaftaufnahme 33 vorfixiert.

Während in die Schaftaufnahme 6 kein Werkzeug eingesetzt ist, werden die Spannelemente 10 durch den Führungsbolzen 12 in ihrer "Offen"-Stellung gehalten. Beim Einsetzen eines Werkzeugs 7 von Hand oder durch eine Werkzeugwechselvorrichtung stößt der Werkzeugschaft 8 gegen die Stirnfläche des Führungsbolzens 12. Die Werkzeugwechselvorrichtung oder der Einrichter betätigen nun den Kupplungsbolzen 17, durch den gleichzeitig der Werkzeugantrieb eingeschaltet werden kann. Durch die Rotation der Antriebsspindel 4 werden die Druckstücke 14 in der festgesetzten Spannmutter 11 gedreht und schieben sich dadurch auf die Spannelemente 10. Da der Drehpunkt der Spannelemente 10 an der Innenfläche der Spannmutter 11 liegt wird sowohl eine Einspann- als auch eine Zugbewegung auf das Kopplungsmittel 9 ausgeübt. Beim Lösen der Werkzeugeinspannung wird die Antriebsspindel 4 vom Werkzeugantrieb bei betätigten Kupplungsbolzen 17 in Gegenrichtung gedreht. Die Druckstücke werden dadurch zum Werkzeugschaft hin verschoben, bis die Nase 19 an der Schulter des Werkzeugschaftes 8 anliegt. Auf diese Weise wird das Werkzeug 7 aus dem Aufnahmekegel ausgehoben. Die Werkzeugspannvorrichtung der weiteren Ausführungsformen wirken in gleicher Weise, wobei feststehende Werkzeuge durch die Rotation der Spannmutter 27 bei undrehbar gehaltenen Druckstücken 14 gespannt werden.

Claims

1. Spannvorrichtung für das Spannen rotierend angetriebener und feststehender Werkzeuge mit einem Werkzeugschaft in Werkzeugaufnahmen, insbesondere in Werkzeugaufnahmebohrungen eines Werkzeugrevolvers;
mit einem Kopplungsmittel am werkzeugaufnahmeseitigen Ende des Werkzeugschaftes, das mit axial verschiebbaren Spannelementen in Eingriff gebracht wird;
mit einer Spannmutter, die relativ zur Schaftaufnahme verdreht wird und auf Druckstücke einwirkt, die die Spannkraft auf die Spannelemente übertragen;
dadurch gekennzeichnet, daß die Relativdrehung der Spannmutter (11, 27) von einem Werkzeugantrieb bewirkt und durch einen Kupplungsbolzen (17) ausgelöst wird;
daß die Spannmutter (11, 27) in der Werkzeugaufnahmehülse (3, 23) in axialer Richtung unverschieblich gehalten ist;
daß die Druckstücke (14, 36) mit Gewinde versehen sind, das in das Gewinde der Spannmutter (11, 27) eingreift, und daß die Druckstücke (14, 36) gegenüber der Spannmutter (11, 27) axial verschieblich sind.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstücke (14, 36) als Gewindesegmente mit Außengewinde ausgebildet sind, die in Längsnuten (15) der Schaftaufnahme (6, 26) gehalten sind.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung Spannelemente (10) aufweist, die dem Kopplungsmittel (9) am werkzeugaufnahmeseitigen Ende des Werkzeugschaftes (8) entsprechen.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstücke (14) auf ihrer Innenseite Keilflächen (16) bilden, die an Spannelementen (10) der Werkzeugspanneinrichtung anliegen.

5. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente (10) auf einem Führungsbolzen (12) ruhen, der zwei Raststellungen aufweist.

6. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstücke (14) an ihren dem Werkzeughalter zugewandten Seiten, Nasen (19) für das Austreiben des Werkzeugschaftes (8) aufweisen.

7. Spanneinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Keilflächen (16) der Druckstücke (14) und der Spannelemente (10) im Bereich der Selbsthemmung liegen.