DE69313227T2

DE69313227T2 - Vorrichtung zum Halten von Werkzeugen

Info

Publication number: DE69313227T2
Application number: DE69313227T
Authority: DE
Inventors: Yoshiharu Horikawa; Takanori Matsushima; Shinichi Yokoi
Original assignee: MATSURA Manufacturing CO
Current assignee: MATSURA Manufacturing CO
Priority date: 1992-09-28
Filing date: 1993-01-06
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2013-01-07
Also published as: EP0590751A2; US5409322A; JPH079214A; EP0590751A3; JP2520828B2; EP0590751B1; DE69313227D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum regelmäßigen Wechseln von Werkzeugen und zum Halten eines zum Einsatz in einer Werkzeugmaschine vorgesehenen Werkzeuges, die eine Mehrzahl von Werkzeugen einsetzt.
Üblicherweise wird beim Betrieb von Werkzeugmaschinen eine Mehrzahl von Werkzeugen eingesetzt. Da die Betriebsposition der Werkzeuge begrenzt ist, ist zwangsläufig ein Werkzeugwechselbetrieb erforderlich.
Im allgemeinen werden zumindest 10 verschiedene Werkzeuge von einem zu einem anderen durchgewechselt. Im Extremfall müssen mehr als 100 verschiedene Werkzeuge gewechselt werden.
Eine bis heute benutzte Werkzeughaltevorrichtung setzt eine Anordnung ein, wie sie in den Figuren 1(a) und 1(b) der beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. Diese besteht darin, daß ein Rückzugsbolzen 13, der die nach vorne gerichtete Stirnseite eines Werkzeugs 1 bildet, unter Einsatz eines Ringfutters 32 oder eines Stahlkugelfutters 32, das innerhalb einer Buchse 31 angeordnet ist, eingespannt ist, wodurch das Werkzeug 1 gehalten ist. Zur Freigabe des Werkzeuges 1 wird seine Einspannung durch eine Vorwärtsbewegung (in der Ansicht der Figur 1 nach links) der konischen Tellerfedern 36 und der Zugstange 35 aufgehoben.
Es versteht sich von selbst, daß die oben beschriebene Einspannung extrem fest ist, so daß es unmöglich ist, das Werkzeug 1 von der Hauptspindel 3 durch Fassen des hinteren Endbereichs 11 des Werkzeugs 1 mit einem Arm 2 abzuziehen.
Im Stand der Technik wird der Wechselbetrieb des Werkzeugs 1 in der folgenden Reihenfolge durchgeführt:
Der Arm 2, der der Vorrichtung zum Halten des Werkzeuges zugewandt ist, wird gedreht, um das gerade benutzte Werkzeuges 1 am hinteren Endbereich 11 zugreifen.
Die Zugstange 35 wird, gesteuert durch einen (nicht gezeigten) hydraulischen Zylinder, auf Basis der Federkraft von den konischen Tellerfedern 36 nach vorne bewegt, wodurch das Werkzeug 1 aus der Einspannung freigegeben wird, der der Rückzugsbolzen 13 durch die Wirkung des Ringfutters 32 oder des Stahlkugelfutters 32 ausgesetzt war.
Das Werkzeug 3 wird von der Hauptspindel 3 abgezogen.
Der Arm 2 wird gedreht, so daß ein Werkzeug 1, das nachfolgend verwendet werden soll, in die Position der Hauptspindel 3 bewegt wird.
Das nachfolgend zu verwendende Werkzeug 1 wird in die Hauptspindel 3 und das Magazin eingesetzt.
Die Zugstange 35 wird zurückgezogen, um ein Einspannen des Rückzugsbolzens 13 des Werkzeuges 1 durch das Ringfutter 32 oder das Stahlkugelfutter 32 zu bewirken.
Der Griff des Armes 2 an den hinteren Endbereich 11 des Werkzeuges 1 wird gelöst und der Arm 2 weggedreht.
Der Grund, warum der Schritt nach den Schritt durchgeführt wird, liegt darin, daß das Werkzeug 1 herunterfallen kann, wenn es, wie es in Schritt geschieht, vor dem Greifen des Werkzeuges 1 durch den Arm 2 gemäß Schritt aus der Einspannung an der Hauptspindel 3 gelöst wird.
Weiterhin ist der Grund, warum der Schritt nach dem Schritt ausgeführt wird der, daß das Werkzeug 1 herunterfallen kann, wenn das Werkzeug 1 nicht vollständig durch den Schritt eingespannt ist, bevor der hintere Endbereich 11 des Werkzeugs 1, wie in Schritt festgelegt, losgelassen wird; daher kann der Werkzeug-Greifzustand des Arms 2 nicht gelöst werden, bevor das Werkzeug 1 hinreichend eingespannt ist.
Es ist jedoch beim Werkzeugwechsel eine zusätzliche Zeit erforderlich um die Schritte und und die Schritte und hintereinander auszuführen. Bei zunehmender Anzahl zu wechselnder Werkzeuge 1 nimmt die Rüstzeit des Bearbeitungsverfahrens unvermeidlich zu.
Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, den oben beschriebenen Nachteil des Standes der Technik zu überwinden und eine verbesserte Vorrichtung zum Halten von Werkzeugen zu schaffen, die es ermöglicht, die Schritte und und die Schritte und zeitgleich durchzuführen.
Die EP-A-0262368 beschreibt eine Werkzeugwechselvorrichtung mit einer Kurzzeit- Klemmvorrichtung. Die EP-A-0262368 beschreibt eine Vorrichtung zum Halten von Werkzeugen, die einen, einen vorderen Endbereich eines Werkzeuges bildenden Rückzugsbolzen durch den Einsatz einer Klemmkraft einspannt, die auf einer konischen Tellerfeder und einer Zugstange basiert, die an ein in einer Buchse angeordnetes Ringfutter angelegt ist, wobei die Vorrichtung aufweist, ein Ringfutter, das zum Einspannen des Rückzugsbolzens mit der konischen Tellerfeder und der Zugstange zusammenwirkt; und eine Kurzzeit-Klemmvorrichtung zum vorübergehenden Einspannen eines Werkzeuges ohne mit der konischen Tellerfeder oder mit der Zugstange zusammenzuwirken, um so den Rückzugsbolzen kurzzeitig einzuspannen, wobei die Kurzzeit-Klemmvorrichtung ein Kontaktstück mit einer glatt gekrümmten Fläche und eine sich radial erstreckende, elastische Feder aufweist.
Zur Lösung der oben beschriebenen Aufgabe schafft die Erfindung eine Vorrichtung zum Halten von Werkzeugen, die einen, einen vorderen Endbereich eines Werkzeuges bildenden Rückzugsbolzen durch den Einsatz einer Klemmkraft einspannt, die auf einer konischen Tellerfeder und einer Zugstange basiert, die an ein in einer Buchse angeordnetes Ringfutter oder eine Stahlkugelspannvorrichtung angelegt ist, wobei die Vorrichtung aufweist, ein Ringfutter oder ein Stahlkugelfutter, das zum Einspannen des Rückzugsbolzens mit der konischen Tellerfeder und der Zugstange zusammenwirkt und eine Kurzzeit-Klemmvorrichtung zum vorübergehenden Einspannen eines Werkzeuges ohne mit der konischen Tellerfeder oder mit der Zugstange zusammenzuwirken, um so den Rückzugsbolzen kurzzeitig einzuspannen, wobei die Kurzzeit-Klemmvorrichtung eine Mehrzahl von Bauteilen, von denen jedes zumindest eine Stahlkugel beinhaltet, ein Kontaktstück mit einer glatt gekrümmten Fläche und eine elastische Feder aufweist, die so in eine Buchse eingesetzt ist, daß die elastische Feder in der gleichen Richtung auseinanderziehbar bzw. zusammengedrückbar ist, wie diejenige, in die das Werkzeug einsetzbar oder entnehmbar ist, wodurch die Stahlkugel in dieselbe Richtung bewegbar ist, um gegen das Kontaktstück angestellt zu werden und so zu bewirken, daß ein Teil des Kontaktstückes aus einer inneren Wand dieser Buchse hervorspringt bzw. in diese innere Wand zurückgezogen wird.
In den beigefügten Zeichnungen gilt:
Die Figuren 1(a) und 1(b) sind Teilansichten im Schnitt, die die Anordnung einer herkömmlichen Werkzeug-Haltevorrichtung zeigen.
Die Figuren 2(a) und 2(b) sind ein Längsschnitt einer Seitenansicht, die eine Anordnung einer Ausgestaltung nach der vorliegenden Erfindung zeigt, und ein Querschnitt, der eines Werkzeugfutters und der Stahlkugeln zeigt.
Figur 3 ist eine Teilansicht von der Seite, die eine Anordnung zeigt, bei der ein Stift, dessen abgewandtes Ende in Form einer glatt gekrümmten Verlängerung ausgebildet ist, wie einer der beiden Stahlkugeln aus Figur 2(a) und 2(b) verwendet wird.
Bei dieser Anmeldung ist die Klemmkraft, mit der ein Werkzeug durch ein, mit konischen Tellerfedern und einer Zugstange zusammenwirkendes Ringfutter oder ein Stahlkugelfutter eingespannt wird, so fest, daß sich das Werkzeug nicht von der Hauptspindel lösen wird, selbst wenn es durch Greifen des hinteren Endbereiches mit einer menschlichen Hand oder einem Arm nach hinten gezogen wird.
Andererseits spannen in dem Stadium, in dem das Werkzeug durch Vorschieben der Zugstange auf der Basis der Federkraft der konischen Tellerfedern von der Einspannung gelöst wird, jeweils mit elastischen Federn zusammenwirkende Klemmstücke, zum Beispiel Kugeln, den an dem vorderen Ende des Werkzeugs angeordneten Rückzugsbolzen ein.
Es ist jedoch die Aufgabe des Einspannens über die elastischen Federn und der Klemmstücke, das Werkzeug nur vorübergehend einzuspannen. Daher ist die Klemmkraft beträchtlich schwächer als diejenige zum Einspannen durch das Ringfutter oder durch das Stahlkugelfutter, und sie ist auf eine solche Größe eingestellt, daß das Werkzeug leicht entnehmbar ist, wenn es durch Ergreifen seines hinteren Endbereiches abgezogen wird.
In einem derartigen, zeitweiligen Einspannstadium können der Schritt , Greifen des Werkzeuges mit den Arm, und der Schritt , Lösen des Werkzeuges aus der Einspannung, gleichzeitig durchgeführt werden.
Auf ähnliche Weise kann ein neueingesetztes Werkzeug zeitweilig durch die elastischen Federn und die Stahlkugeln bis auf ein solches Maß eingespannt werden, das sich das Werkzeug nicht unverhofft löst, bevor der Rückzugsbolzen des Werkzeuges sicher durch das Ringfutter auf der Basis der konischen Tellerfedern durch eine Rückwärtsbewegung der Zugstange eingespannt ist. Daher ist es möglich, den Schritt , bei dem der Rückzugsbolzen des Werkzeuges durch das Ringfutter oder durch das Stahlkugelfutter eingespannt wird, und den Schritt , bei dem das Greifen des Haltebereiches des Werkzeuges durch den Arm beendet wird und dann der Arm zum Wegfahren gedreht wird, gleichzeitig durchzuführen.
In anderen Worten macht es das zeitweilige Einklemmen durch die elastischen Federn und die hiermit zusammenwirkenden Stahlkugeln möglich, die Schritte und sowie die Schritte und gleichzeitig durchzuführen. So wird es möglich, die für einen Werkzeugwechsel benötigten Zeit im Vergleich mit der nach dem Stand der Technik benötigten Zeit zu verringern (um ca. 20% nach einer konkreten Messung).
Es sollte festgehalten werden, daß ein zeitwelliges Einspannen um ein solches Maß, daß das Werkzeug wie oben beschrieben mit einem Arm abgezogen werden kann, von der Druckkraft der elastischen Federn und der Anordnung der Klemmstücke abhängig ist. Es ist jedoch für die Klemmstücke erforderlich, daß sie einen abgewandten Endbereich aufweisen, der mit Rücksicht darauf in Form einer glatt gewölbten Verlängerung ausgebildet ist, daß es den Klemmstücken ermöglicht wird, sich vom Werkzeug sanft zu lösen, wenn der Arm dieses unter Ergreifen seines hinteren Endbereiches abzieht.
Die Figuren 2(a) und 2(b) zeigen eine Ausführungsform, bei der die Stahlkugeln 33 als zeitweilig den Rückzugsbolzen einspannende Klemmstücke in Bauteilen eingesetzt werden, die jeweils zwei Stahlkugel 32 und eine, in eine Buchse 31 eingesetzte elastische Feder 34 so aufweisen, daß die elastische Feder 34 eine Stahlkugel 33 in dieselbe Richtung bewegt, als diejenige, in die das Werkzeug eingesetzt oder entnommen wird, und diese Stahlkugel 33 an den Endbereich der anderen Stahlkugel 33, der näher an der inneren Wandung der Buchse 31 angeordnet ist, angestellt wird, wodurch ein Teil der zweiten Stahlkugel 33 aus der inneren Wand dieser Buchse 31 hervorspringt bzw. in diese innere Wand zurückgezogen wird.
In diesem Fall ist die durch die Stahlkugeln 33 aufgebrachte Klemmkraft so dimensioniert, daß das Werkzeug abnehmbar ist, wenn der Arm es unter Ergreifen des hinteren Endbereiches 11 des Werkzeuges zurückzieht (weg von der Hauptspindel 3).
In den Figuren 2(a) und 2(b) ist ein Ringfutter 32 als Werkzeugfutter eingesetzt, das mit einer konischen Tellerfeder 36 und einer Zugstange 35 zusammenwirkt; es sollte festgehalten werden, daß ein auch Stahlkugelfutter auf die gleiche Weise verwendet werden kann.
Obwohl die vorgenannte Ausführungsform Stahlkugeln verwendet, sind die Klemmstücke nicht notwendigerweise auf diese Ausführungsform beschränkt.
In der Ausgestaltung können Stifte als Klemmstücke verwendet werden. Ferner ist es möglich, einen Stift zu verwenden, dessen abgewandtes Ende in Form einer sanft gekrümmten Verlängerung, wie bei einer der beiden Stahlkugeln, die bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform verwendet werden.
In der wie oben beschrieben angeordneten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können die Schritte l und sowie die Schritte und gleichzeitig durchgeführt werden. Daher kann die für einen Werkzeugwechsel benötigte Zeit entsprechend verkürzt werden.
Demgemäß wird die Ausgestaltung der Erfindung nach dieser Anmeldung noch vorteilhafter auf ein aufwendiges, einen häufigen Werkzeugwechsel erforderndes Verfahren angewendet. Da eine solches aufwendiges Verfahren mit einer verhältnismäßig einfachen anordnung realisiert werden kann, wie sie in den Figuren 2(a) und 2(b) gezeigt ist, wird der Wert der Erfindung nach dieser Anmeldung aus ökonomisch-optimaler Sicht als extrem hoch eingeschätzt.

Claims

1. Vorrichtung zum Halten von Werkzeugen, die einen, einen vorderen Endbereich eines Werkzeuges bildenden Rückzugsbolzen durch den Einsatz einer Klemmkraft einspannt, die auf einer konischen Tellerfeder (36) und einer Zugstange (35) basiert und die an ein in einer Buchse angeordnetes Spannringfutter (32) oder Stahlkugelspannfutter angelegt ist, wobei die Vorrichtung aufweist:

- ein Ringfutter oder ein Stahlkugelfutter, das zum Einspannen des Rückzugsbolzens mit der konischen Tellerfeder und der Zugstange zusammenwirkt; und

- eine Kurzzeit-Klemmvorrichtung zum vorübergehenden Einspannen eines Werkzeuges ohne mit der konischen Tellerfeder oder mit der Zugstange zusammenzuwirken, um so den Rückzugsbolzen kurzzeitig einzuspannen, wobei die Kurzzeit-Klemmvorrichtung aufweist:

- eine Mehrzahl von Bauteilen, von denen jedes zumindest eine Stahlkugel (33) beinhaltet,

- ein Kontaktstück (33) mit einer sanft gekrümmten Fläche und

- eine elastische Feder (34), die so in eine Buchse eingesetzt ist, daß die elastische Feder in der gleichen Richtung auseinanderziehbar bzw. zusammengedrückbar ist, wie diejenige, in die das Werkzeug einsetzbar oder entnehmbar ist, wodurch die Stahlkugel in dieselbe Richtung bewegbar ist, um gegen das Kontaktstück angestellt zu werden und so zu bewirken, daß ein Teil des Kontaktstückes aus einer inneren Wand dieser Buchse hervorspringt bzw. in diese innere Wand zurückgezogen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktstück eine Stahlkugel ist.