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Technischer Bereich der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft einen Halter, der für das lösbare Anbringen von Schneidwerkzeugen
vorgesehen ist, wobei der Halter ein Gehäuse mit einem ersten Ende,
an welchem ein Werkzeug lösbar
befestigt werden kann und einen in dem Gehäuse vorgesehenen Klemmechanismus
umfasst, wobei der Klemmechanismus ein Einsteckteil aufweist, welcher geeignet
ist, in einer aufnahmeartigen Öffnung
in dem Werkzeug in Eingriff zu kommen, wobei das Einsteckteil zwischen
einer inneren Endposition, in welcher das Werkzeug relativ zu dem
Gehäuse
eingeklemmt ist, und einer äußeren Endposition,
in welcher das Werkzeug von dem Gehäuse lösbar ist, hin und weg bewegt
werden kann, genauer gesagt, mittels einer Kolbenvorrichtung, die
in einem Hohlraum innerhalb des Gehäuses bewegbar ist, wobei die
Kolbenvorrichtung äußere und
innere Kammern trennt, zu denen ein hydraulisches Medium zugeführt werden
kann, um das Einsteckteil zu einer der Endpositionen hin zu bewegen,
wobei die Kolbenvorrichtung einen Leitungshahn aufweist, der sich
von einem Kolben der Kolbenvorrichtung aus erstreckt und dazu geeignet
ist, sich relativ zu dem Einsteckteil hin zu bewegen und dies zu
berühren,
um das Einsteckteil dazu zu bringen, sich zwischen den inneren und äußeren Endpositionen
zu bewegen.
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Hintergrund der Erfindung
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Werkzeughalter
der oben beschriebenen Art kommen häufig in Maschinenautomaten
für das
Metallschneiden, d.h. das Drehen, Fräsen, Bohren und ähnlichem
vor. Ein Vorteil dieses Haltertyps ist, dass er schnelle und leichte
Werkzeugwechsel erlaubt. Ein Problem in Verbindung mit bisher bekannten
Werkzeughaltern besteht aber in der Einstellung des Drucks des hydraulischen
Mediums, üblicherweise Öl, das in
eine der Kammern des Gehäuses
zugeführt
wird, um das Werkzeug entweder in dasselbe einzuklemmen oder herauszudrücken. Die
Einstellung des Drucks ist besonders im Hinblick auf das hydraulische
Medium kompliziert, das in die äußere Kammer
in Verbindung mit dem Einklemmen des Werkzeugs zugeführt wird.
Wenn das Werkzeug mit einer übermnäßig großen Kraft
geklemmt wird, können
die in den Klemmechanismus einbezogenen Bestandteile beschädigt werden
oder – zumindest
auf lange Sicht – zu
rasch verschleißen.
Daher ist es wünschenswert,
den Druck des hydraulischen Mediums, das der äußeren Kammer bis zu einem Maximalwert
zugeführt
wird, zu begrenzen.
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Eine
theoretisch denkbare Lösung
des oben erwähnten
Problems könnte
sein, ein äußeres Druckeinstellsystem
in dem hydraulischen System des Maschinenautomaten selbst bereitzustellen,
d.h. auf die eine oder andere Art eine Feineinstellung der Drücke für beide
Kammern des hydraulischen Mediums des Werkzeughalters vorzusehen.
Dies ist jedoch aus mehreren Gründen
keine attraktive Lösung
des Problems. Da die Druckeinstellung in einem solchen Fall in einem
Abstand von dem Werkzeughalter stattfinden würde, könnten unvermeidbare Druckveränderungen
in dem Hydrauliksystem als ganzem (infolge der Tatsache, dass andere
Funktionen in der Maschine aktiviert oder inaktiv sind) zu der Folge
führen
können,
dass die äußere Kammer
nicht sicher mit einem bestimmten Maximaldruck arbeiten würde. Ferner würde ein
entfernt gesteuertes Druckeinstellsystem ein Risiko bergen, dass
einzelne Betreiber zu leicht die Arbeitsdrücke in den jeweiligen Kammern
auf eine unkontrollierte Weise ändern
könnten,
was nicht immer gewünscht
ist.
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Ziele und Merkmale der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die oben erwähnten Probleme
abzustellen und einen verbesserten Werkzeughalter bereitzustellen.
Es ist daher ein erstes Ziel der Erfindung, einen Werkzeughalter
bereitzustellen, der unabhängig
von irgendwelchen Druckveränderungen,
die in dem Hydrauliksystem als ganzem vorkommen, jederzeit garantiert, dass
der hydraulische Druck in der äußeren Kammer auf
einen oberen Grenzwert maximiert wird. Ein weiteres Ziel ist es,
einen Werkzeughalter bereitzustellen, bei dem die Einstellung des
hydraulischen Drucks nach bestimmten Maßnahmen verlangt, um, genauer
gesagt, das Risiko zu beseitigen, dass einzelne Betreiber den Druck
auf unkontrollierte Weise verändern.
Ein wiederum weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Werkzeughalter
bereitzustellen, der die gewünschte
Druckeinstellfunktion über
ein strukturell einfaches und kostengünstiges Mittel realisiert.
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Erfindungsgemäß wird zumindest
das erste Ziel der Erfindung mittels der in Anspruch 1 definierten
Merkmale erreicht. Darüber
hinaus werden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung in den anhängenden
Ansprüchen
definiert.
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Kurze Beschreibung der
beigefügten
Zeichnungen
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In
den Zeichnungen ist
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1 ein
perspektivischer Längsschnitt durch
einen erfindungsgemäßen Halter,
wobei ein in dem Halter angebrachtes Schneidwerkzeug teilweise in
Ansicht, teilweise im Schnitt gezeigt ist,
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2 ein
Längsschnitt
durch eine in dem Werkzeughalter befindliche Kolbenvorrichtung,
wobei die Kolbenvorrichtung gemäß den Prinzipien
der Erfindung gestaltet wurde,
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3 ein
Längsschnitt
durch den Werkzeughalter entsprechend 1 und 2,
wobei die obere Hälfte
des Schnitts einen ersten Funktionsmodus darstellt, in welchem das
Werkzeug von dem Halter lösbar
ist, während
die untere Hälfte
einen zweiten Funktionsmodus darstellt, in welchem das Werkzeug in
dem Halter geklemmt ist,
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4 ein
teilweise hinterer Längsschnitt durch
eine zweite alternative Ausführungsform
der Erfindung, und
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5 ein
mit 3 übereinstimmender Längsschnitt,
wobei der Schnitt eine dritte alternative Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung
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In
den 1–3 bezeichnet
die Bezugsziffer 1 allgemein einen Werkzeughalter, in dem
ein mit 2 bezeichnetes Werkzeug lösbar befestigt ist. Der Halter 1 hat
die Form eines zylindrischen Gehäuses, das
sich einerseits aus einem hinteren Teil, der eine zylindrische Röhre 3 und
eine End wand 4 bildet, und andererseits einem vorderen
Teil mit einem Flansch 5 und einem sich hinter dem Flansch 5 erstreckenden Röhrensockel 6 besteht,
wobei der Röhrensockel 6 über eine
Gewindekopplung mit der zylindrischen Röhre 3 verbunden ist.
In dem Flansch 5, der mittels Schrauben 8 (siehe 3)
in einer verbundenen Maschine fixiert sein kann, ist ein mittiges
Loch 9 vertieft, wobei das Loch 9 als ein Griff
für das
Werkzeug 2 dient.
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Abgesehen
von dem Kopf 10 umfasst das Werkzeug 2 einen Teil 11 in
Form eines kurzen Röhrenstücks, wobei
der Teil 11 sich von dem Kopf 10 aus nach hinten
erstreckt und eine aufnahmeartige Öffnung 12 begrenzt,
die sich nach hinten entwickelt. In der Praxis können sowohl die äußere Mantelfläche des
Röhrenstücks 11 als
auch die Innenfläche
des Lochs 9 eine polygonale Querschnittsform und eine sich
axial verjüngende
Form haben. Solche Werkzeuge sind auf dem Markt unter dem Markennamen COROMANT
CAPTOTM erhältlich. Wie aus 1 ersichtlich,
ist das Werkzeug 2 mit mindestens einem Schneideinsatz 13 ausgestattet.
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Innerhalb
des Gehäuses
des Halters befinden sich zwei Bauteile, wobei die Bauteile axial
beweglich sind, genauer gesagt zwischen einer Kolbenvorrichtung 14 und
einem mit 15 bezeichneten Einsteckteil. Wie aus 2 ersichtlich,
schließt
die Kolbenvorrichtung 14 einerseits tatsächlich einen
Kolben und andererseits einen Leitungshahn 17 ein, der von
einer Seite des Kolbens 16 hervorragt. Der Kolben 16 teilt
einen Hohlraum 18 innerhalb des Gehäuses einerseits in eine vordere
oder äußere Kammer 19 und
andererseits in eine hintere oder innere Kammer 20. Über erste
beziehungsweise zweite Durchläufe 21 und 22 kann Öl oder ein
anderes geeignetes hydraulisches Medium in die Kammern beziehungsweise
daraus heraus geführt
werden.
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Das
Einsteckteil 15 hat eine rotationssymmetrische Form und
greift in eine Reihe von berührenden
getrennten Fingern 23 ein, die in einem Ring befestigt
sind und mit ihren verdickten äußeren Abschnitten
in eine Nut 25 an der Innenseite des Röhrenstücks 11 eingreifen
können.
In dem Bereich eines Mittelabschnitts ist das Einsteckteil über einen Dichtungsring 27 gegen
eine in dem Gehäuse
geschaffene Hülse 26 abgedichtet.
In einer hydraulischen Hinsicht ist die äußere Kammer 129 einerseits zwischen
dem Dichtungsring 27 und andererseits einem analogen Dichtungsring 28 an
der Peripherie des Kolbens 16 begrenzt.
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An
ihrem hinteren Ende hat die Hülse 26 eine kegelförmige, sich
nach hinten weitende Oberfläche 29,
an welche die kegelförmigen
Oberflächen 30 teilweise
anstoßen,
wobei die Oberflächen 30 sich
an berührenden
getrennten Antriebskörpern 31 befinden.
Hintere ebene Endflächen
dieser Antriebskörper stoßen an einen
in dem Einsteckteil 15 einbezogenen Ring 32. Innere
kegelförmige
Oberflächen 33 der Körper 31 stoßen an eine
kegelförmige
Oberfläche 34 des
Leitungshahns 17, wobei die kegelförmige Oberfläche 34 nach
hinten zusammenläuft.
Zwischen der kegelförmigen
Oberfläche 34 und
dem Kolben 16 selbst hat der Leitungshahn 17 einen
Mittelteil verringerten Durchmessers. Zwischen dem Mittelteil 35 und
der kegelförmigen
Oberfläche 34 befindet
sich eine zweite kegelförmige
Oberfläche 34' mit einem wesentlich
größeren Kegelwinkel
als die kegelförmige
Oberfläche 34.
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Das
Einsteckteil 15, die Finger 23, die Antriebskörper 31 und
der Leitungshahn 17 bilden zusammen die Hauptbestandteile
eines Klemmechanismus, mittels dessen das Werkzeug 2 entweder
in das Gehäuse
des Werkzeughalters geklemmt oder daraus gelöst werden kann. Genauer ge sagt,
das Klemmen wird in dem in der unteren Hälfte von 3 gezeigten
Zustand bewirkt. In diesem Zustand ist die Kolbenvorrichtung durch
Zuführung
von Hydrauliköl zu
der äußeren Kammer 19 zu
einer inneren Endposition versetzt worden, in welcher die kegelförmigen Oberfläche 34 und 34' die Antriebskörper 31 angezogen
und sie nach außen
zu radial äußeren Endpositionen
getrieben haben. Zur gleichen Zeit, in der die Körper 31 sich axial
nach hinten bewegen, wird der Ring 32 und somit das gesamte
Einsteckteil 15 angetrieben. Wenn das Einsteckteil seine
innere Endposition erreicht, greifen die verdickten freien Endabschnitte
der Finger 23 in die Nut 25 an der Innenseite
des Röhrenstücks 11 ein
und werden fest in die Nut mittels eines verdickten, teilweise kegelförmigen Endabschnitts 15' (siehe 1)
des Einsteckteils hineingetrieben.
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Wenn
das Werkzeug aus dem Halter gelöst und
herausgedrückt
werden soll, wird über
den Zulauf 22 Öl
in die innere Kammer 20 geführt (zum gleichen Zeitpunkt,
in dem das Öl
aus der Kammer 19 zu dem Reservoir über den Zulauf 21 zurückfließt). Dabei
wird das Einsteckteil zu einer äußeren Endposition
bewegt (wie in der oberen Hälfte
von 3 gezeigt), genauer gesagt, indem die freie Endfläche des Leitungshahns 17 an
eine analoge hintere Endfläche des
Einsteckteils stößt. Dadurch
treibt der Ring 32 die Antriebskörper 31 in axialer
Richtung an, und die kegelförmigen
Oberflächen 29, 30 bewirken
eine Bewegung der Körper
ebenfalls in radialer Richtung, genauer gesagt, in eine Richtung
auf die Mitte zu. Wenn das Einsteckteil 15 zu seiner äußeren Endposition bewegt
ist, werden die Finger 23 elastisch radial nach innen zu
der Mitte abgelenkt und die Finger werden aus dem Eingriff mit der
Nut 25 gelöst.
Dies bedeutet, dass die Verriegelung des Werkzeugs in Bezug auf beendet
ist und das Werkzeug in einem Stück
aus dem Halter gedrückt
wird, um anschließend
per Hand aus dem Halter entfernt zu werden.
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Soweit
beschrieben ist der gezeigte Werkzeughalter in allen wesentlichen
Gesichtspunkten bekannt.
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Bedeutsam
für die
vorliegende Erfindung ist, dass der Durchlauf 26 (siehe 2)
sich durch die Kolbenvorrichtung 14 hindurch erstreckt
und ein Ventil mit der Funktion einschließt, den Durchlauf zu öffnen, wenn
der hydraulische Druck in der äußeren Kammer 19 auf
einen festgelegten Grenzwert ansteigt. In der den 1–3 entsprechenden
Ausführungsform
wird das Ventil durch eine Kugel 37 gebildet, die durch
eine Druckfeder 38, z.B. eine spiralförmige Druckfeder, geladen wird.
Die Kugel stößt an einen
Sitz 39, der sich in dem Übergang zwischen einem engen äußeren Durchlaufsabschnitt 36' und einem weiteren
Durchlaufsabschnitt 36" befindet.
Auf diese Weise bildet das Ventil ein Druckdrosselungsventil mit
einer Rückflusssperrfunktion.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung wirkt die Feder 38 mit einer Einrichtung für die einstellbare
Festlegung deren Federkraft zusammen. So zeigt 2,
wie das hintere oder innere Ende der Feder 38 an eine äußere Gewindehülse 40 stößt, die
in Eingriff mit einem Innengewinde 41 in dem Durchlauf 36 steht.
In diesem Beispiel hat die Hülse 40 eine
Nut für
einen Antrieb, der in den Durchlauf eingeführt werden kann, um die Hülse zum
Drehen und somit dazu zu bringen, axial in eine Richtung versetzt
zu werden, um alternativ die Federkraft zu erhöhen oder zu verringern. Dies
bedeutet, dass die Kugel 37, die als Ventilkörper dient,
mit einer Kraft gegen den angeschlossenen Sitz gedrängt wird,
die überwunden
wird, wenn der hydraulische Druck in der Klammer 19 den
gewünschten
Wert erreicht.
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Es
wird nun Bezug auf 4 genommen, die eine alternative
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Werkzeughalters
zeigt. Auf eine bekannte Weise schließt die Kolbenvorrichtung in
diesem Falle nicht nur den Leitungshahn 17, der vor dem
Kolben 16 hervorragt, sondern auch einen Leitungshahn 17' ein, der in
Bezug auf den Kolben in einer nach hinten gehenden Richtung hervorragt.
Dieser Leitungshahn 17' erstreckt
sich durch ein Durchgangsloch 42 in der Endwand 4' des zylindrischen
Gehäuses
hindurch. Das freie hervorragende Ende des Leitungshahns 17' befindet sich
so außerhalb
des Gehäuses
des Halters, und dadurch kann der Leitungshahn an eine Messvorrichtung
oder einen Fühler
angeschlossen werden, mittels dessen bestimmt werden kann, ob das
Einsteckteil des Klemmechanismus sich in seiner äußeren oder inneren Endposition
befindet.
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Im
Hinblick auf die Ausführungsform
gemäß 4 ist
der mittige Öldurchlauf 36 in
einen oder mehrere radiale Durchläufe 43 unterteilt,
die sich in die Mantelfläche
des hinteren Leitungshahns 17', bevorzugt nahe dem Kolben 16,
hin ausbreiten. In der in 4 gezeigten
inneren Endposition stößt der Kolben 126 an
eine ringförmige
Widerlagerfläche 44,
innerhalb derer sich in der Endwand 4' eine Vertiefung 45 befindet.
Die Abzweigdurchläufe 43 sind
auf eine solche Art und Weise untergebracht, dass sie sich in diese
Vertiefung hinein ausbreiten, wenn die Kolbenvorrichtung ihre innere
Endposition einnimmt. In diesem Beispiel ist der Öldurchlauf 22 L-förmig und
befindet sich in der Endwand 4' selbst.
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Wie
aus 4 ersichtlich, befindet sich die als Ventilkörper dienende
Kugel 37 zwischen der Feder 38 und der Hülse 40,
wobei sich ein Sitz für
die Kugel in der Hülse
selbst befindet. Auch in diesem Fall wird die Einstellung der Federkraft
durch Schrauben der Hülse 40 bewirkt,
obwohl die Hülse 40 an
die Kugel anstößt, die
ihrerseits an die Feder stößt.
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Die
Ausführungsform
gemäß 4 unterscheidet
sich von der Ausführungsform
gemäß den 1–3 im
wesentlichen nur im Hinblick darauf, dass die Ventilfeder 38 mit
einer ein für
allemal festgelegten Federkraft arbeitet. Auf diese Weise werden die
Feder und die Kugel 37 in dem zugehörigen Durchlauf mittels einer
elastischen Dichtungsscheibe befestigt, der durch Einschnappen an
einer Widerlagerschulter in einem hinteren Endabschnitt des Durchlaufs
befestigt ist.
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Ein
grundlegender Vorteil des erfindungsgemäßen Werkzeughalters ist, dass
die Druckeinstellung, genauer gesagt, die Bestimmung eines in der äußeren Hydraulikkammer
vorherrschenden Maximaldrucks, innerhalb des Werkzeughalters selbst stattfindet
und nicht mittels Einstellvorrichtungen, die entfernt von dem Werkzeughalter
liegen. Unter anderem bedeutet dies, dass eine geeignete Druckeinstellung
auf exakte Weise bewirkt werden kann, ohne von möglichen Druckschwankungen in
dem hydraulischen System als ganzem abzuhängen. Darüber hinaus wird das Risiko
unberechtigter Einstellungen des Arbeitsdrucks des Werkzeughalters
beseitigt.
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Mögliche Modifikationen der Erfindung
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Die
Erfindung ist nicht nur auf die beschriebenen und in den Zeichnungen
gezeigten Ausführungsformen
beschränkt.
Obwohl es bevorzugt wird, den Überlaufdurchgang
zwischen den beiden Hydraulikkammern zentral in der Kolbenvorrichtung
unterzubringen, ist es auch möglich,
den Durchlauf und die zugehörige
Rückflusssperre
in einer nicht mittigen Position in der Kolbenvorrichtung zu platzieren. Der
Durchlauf muss sich nicht notwendigerweise axial durch die Kolbenvorrichtung
hin durch erstrecken. So ist es nur notwendig, dass sich der Durchlauf durch
den Leitungshahn hindurch erstreckt und an seinen gegenüberliegenden
Enden in die jeweiligen Kammern mündet und den Flüssigkeitsfluss
zwischen den Kammern erlaubt, wenn das Ventil geöffnet wird. Obwohl eine federgespannte
Kugel in den Zeichnungen als Beispiel dargestellt wird, sind willkürliche Ventilgestaltungen
denkbar. Der Ventilkörper kann
zum Beispiel auch die Form eines Kegels haben. Die Erfindung ist
auch nicht auf den Typ des Werkzeughalters beschränkt, der
unter dem Markennamen COROMANT CAPTOTM vertrieben
wird, sondern kann auch in Verbindung mit allen Werkzeughaltern
des in dem beigefügten
Anspruch 1 definierten Typs verwendet werden.