DE9100115U1 - Aus Werkzeug und Werkzeugfutter bestehende Vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine aus einem Werkzeug und einem Werkzeugfutter bestehende Vorrichtung. Insbesondere richtet sie sich auf eine solche Vorrichtung, bei der das Werkzeugfutter als Klemmbuchse ausgebildet ist, und zwar derart, wie es beispielsweise aus der GB-PS 1 398 920 hervorgeht. Die Klemmbuchse umfaßt eine doppelwandige Hülse, bei der ein plastisches Druckmedium zwischen den Hülsenwänden eingeschlossen ist. Das Druckmedium kann durch Anziehen einer Kolbeneinrichtung mit Druck beaufschlagt werden, wodurch z.B. die Innenwand der Klemmbuchse radial einwärts verformt wird und auf diese Weise eine Klemmverbindung zwischen einem Schaft o. dgl. und der Buchse herstellt, wobei es sich im vorliegenden Fall um den Schaft eines Werkzeugs handelt.

Eine Klemmbuchse dieser Art kann vorzugsweise als Werkzeugfutter einer Werkzeugmaschine, wie etwa einer Drehbank oder Fräsmaschine ausgebildet sein. Sie bietet dadurch den Vorteil, ein Werkzeugfutter darzustellen, welches eine sehr sichere und gleichmäßige Verbindung zwischen dem Werkzeug und dem Futter bildet und eine sehr rasche Freigabe des Werkzeugs bzw. einen sehr raschen Wechsel von Werkzeugen und dgl. ermöglicht. Auch wird dafür gesorgt, daß das Werkzeug mit einem Minimum an Wobbein arbeitet. Ein mechanisches Futter kann insbesondere bei hohen Drehzahlen unzulässig hohe Wobbeierscheinungen aufweisen. Unter diesem Gesichtspunkt ist auch ein Werkzeugfutter mit einer hydraulischen Klemmbuchse mit großen Nachteilen versehen.

Es ist ganz allgemein von Bedeutung, daß das Futter eine sehr sichere Verklammerung des Werkzeugs ermöglicht, da das Werkzeug sehr leicht beschädigt werden kann, wenn es freigegeben wird und auf den Boden fällt. Dies ist insbesondere bei vertikal montierten Werkzeugen von Wichtigkeit und umso mehr bei modernen, beispielsweise mit Diamanten besetzten Werkzeugen, die teuer sind und oft beschädigt werden, wenn sie auf den Boden fallen.

Trotz sorgfältiger Handhabung des Futters und des Werk-

zeugs kann es bei Verwendung sowohl mechanischer als auch hydraulischer Futter vorkommen, daß das Werkzeug während des Betriebes freigegeben wird. Dies stellt einen Fall großer Gefahr dar, insbesondere bei Werkzeugen, die mit hoher Drehzahl umlaufen, beispielsweise bei Fräswerkzeugen, und vor allen Dingen bei solchen, die für die Holzbearbeitung vorgesehen sind, da das Werkzeug wie ein Projektil abgeschleudert werden und sowohl Menschen verletzen als auch Material beschädigen kann.

Die Erfindung basiert daher auf dem Problem, eine Sicherheitsschutzeinrichtung für eine aus Werkzeug und Futter bestehende Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen.

Dieses Problem wird dadurch gelöst,

- daß das Werkzeug an seinem inneren Ende mit einer Nut versehen ist, die einen Kopf am inneren Werkzeugende bildet;

- und daß die Klemmbuchse einen Exzenterkörper mit einer Riegelkante aufweist, der geringfügig innerhalb des Futters verschiebbar ist und in einer vorbestimmten Position das Einführen des Werkzeugkopfes in den Körper gestattet, jedoch in einer nicht-betätigten Position das Werkzeug in Axialrichtung innerhalb des Futters verriegelt, indem er den Werkzeugkopf blockiert.

Vorzugsweise ist der Exzenterkörper so angeordnet, daß er in seiner Verriegelungsstellung blockierbar ist. Alternativ oder zusätzlich dazu kann er in Richtung auf seine Verriegelungsposition federverspannt sein. Dementsprechend ist er in seiner nicht-betätigten Verriegelungsposition geringfügig exzentrisch innerhalb des Futters angeordnet, um das Werkzeug durch Anlage an dessen Kopf zu blockieren. In Abhängigkeit von der Zentrifugalkraft, die auf den Exzenterkörper einwirkt, nimmt die Verriegelungswirkung mit ansteigender Drehzahl der aus Werkzeug und Werkzeugfutter bestehenden Vorrichtung zu, wodurch, anders ausgedrückt, die Klemmsicherheit umso größer wird, je schneller das Futter mit dem Werkzeug umläuft.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden eingehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 teilweise im Schnitt eine aus Werkzeug und Werkzeugfutter bestehende Vorrichtung nach der Erfindung, wobei ein Fräswerkzeug in das Werkzeugfutter eingesetzt ist;
Fig. 2 in schematischer Darstellung den Klemmbuchsenteil

des Futters in der Werkzeugfreigabeposition; Fig. 3 in ähnlicher Darstellung den Klemmbuchsenteil des Futters mit eingeklemmtem Werkzeug;

Fig. 4 mehr ins einzelne gehend eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Futters in einer Position zum Einführen eines Werkzeugs;
Fig. 5 in ähnlicher Darstellung das Futter mit dem darin montierten Werkzeug.

Die Vorrichtung nach der Erfindung umfaßt im wesentlichen ein Werkzeugfutter 1 und ein Werkzeug 2, beispielsweise ein Fräswerkzeug zur Holzbearbeitung.

Das Futter weist einen Verbindungskonus 3 auf, mittels dessen es in gebräuchlicher Weise mit einer Maschine verbunden werden kann. Ferner ist es mit einem Klemmbuchsenteil 4 versehen, um das Werkzeug 2 im Werkzeugfutter einzuklemmen. Der Konus 3 und die Klemmbuchse 4 bilden eine feste, einstückige Einheit, bestehend aus zwei Teilen, die miteinander verschraubt oder verschweißt sind, wie es im einzelnen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. 4 und 5 noch erläutert werden soll. Der Klemmbuchsenteil 4 umfaßt in an sich bekannter Weise eine Hülse mit zwei Wänden, im vorliegenden Fall mit einer dünnen Innenwand 5 und einer dicken Außenwand 6 sowie mit einem Ringraum 7, der zwischen den Wänden 5 und 6 gebildet wird und ein plastisch verformbares Druckmedium enthält. Der Raum 7 mit dem Druckmedium ist über einen Kanal 8, welcher gleichfalls das Druckmedium enthält mit einer Kolbeneinrichtung 9 verbunden,

die im vorliegenden Fall eine Schraube aufweist, welche in die dicke Außenhülse 6 eingeschraubt ist und beim Anziehen Druck auf das Druckmedium ausübt. Als Folge davon ergibt sich eine Deformation und Kompression der dünnen Innenwand radial einwärts gegen den Schaft 10 des Werkzeugs 2, wodurch eine Klemmverbindung zwischen dem Fräswerkzeug und dem Werkzeugfutter herbeigeführt wird.

Fig. 3 zeigt die Klemmbuchse 4 in ihrer völlig festgelegten Position. Wie ersichtlich, dichtet eine Kugel o. dgl. am Ende der Kolbenschraube 9 die Öffnung des Kanals 8 ab und verhindert ein herauslecken des Druckmediums aus dem Kanal 8.

Gemäß Fig. 4 und 5 ist der Schaft 10 des Fräswerkzeugs 2 an seinem Innenende mit einer Nut 11 und außerhalb der Nut mit einem Kopf 12 versehen. Der Kopf 12 ist mittels einer Sicherheitsüberwachungseinrichtung 13 blockiert, die in die Nut 11 des Werkzeugs eingreift, wenn dieses in das Werkzeugfutter eingeführt ist. Dadurch wird verhindert, daß das Werkzeug 2 aus dem Futter 1 herausgezogen wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Nut 11 und der Kopf 12 des Werkzeugs von einer Schrauben- und Arretiermuttereinrichtung gebildet, die mit dem Ende des Werkzeugschaftes 10 verschraubt ist. Auf diese Weise kann der Schraubenkopf 12 auf einen Abstand vom Werkzeugschaft 10 eingestellt werden, der ein Verriegeln des Werkzeugs relativ zum Verbindungskonus 3 gestattet.

Wie am besten aus Fig. 4 und 5 ersichtlich, besteht das Futter im vorliegenden Fall aus zwei Teilen, nämlich, wie oben erwähnt, aus dem Verbindungskonus 3 und dem Klemmbuchsenteil 4. Der Konus weist einen Hülsenabschnitt 14 auf, der gegen das Werkzeug gerichtet ist und mit dem die Klemmbuchse 4 über eine Schweißnaht 15 verbunden ist. Der Hülsenabschnitt 14 des Konus¹ 3 umschließt die Sicherheitsüberwachungseinrichtung 13, welche einen Exzenterkörper 16 aufweist. Dieser ist radial verschiebbar in einem Hohlraum 17 zwischen dem Hülsenabschnitt 14 des

Verbindungskonus' 3 und der Klemmbuchse 4. Und zwar ist er verschiebbar zwischen einer Einführposition gemäß Fig. 4, in der das Werkzeug in das Futter einsetzbar ist, und einer Arretierposition gemäß Fig. 5, in der das Werkzeug durch den Exzenterkörper 16 der Sicherheitsüberwachungseinrichtung 13 blockiert und somit daran gehindert wird, unzulässigerweise aus dem Futter herausgezogen zu werden. Der Exzenterkörper 16 weist eine Durchgangsbohrung auf, die eine Riegelkante 18 bildet. Letztere bietet in einer vorbestimmten Position des Exzenterkörpers 16 innerhalb des Hohlraums 17 die Möglichkeit, daß der Kopf 1 des Werkzeugs 2 aus dem Futter herausgezogen wird. Jedoch verhindert sie in der Arretierposition der Sicherheitsüberwachungseinrichtung 13 ein Herausziehen des Werkzeugs aus dem Futter. Um die größtmögliche Berührungsfläche zu schaffen, kann die die Riegelkante 18 definierende Bohrung als Keilöffnung ausgebildet sein. In vielen Fällen genügt es jedoch, daß die Bohrung kreiszylindrisch ist. Der Exzenterkörper 16 wird normalerweise in die Arretierposition verspannt, und zwar durch eine Feder 19, die in einem Hohlraum des Exzenterkörpers angeordnet ist und von einem Arretierstopfen 20 des Hülsenabschnitts 14 festgehalten wird. Die Feder kann ohne weiteres ausgetauscht werden, indem man lediglich den Arretierstopfen 20 entfernt.

Um sowohl das Werkzeug freigeben als auch den Exzenterkörper in seiner Riegelposition arretieren zu können, ist eine Schraube 21 in den Exzenterkörper eingeschraubt. Diese Schraube läßt sich von der Außenseite des Futters aus betätigen. Auch sitzt sie der Feder 19 diametral gegenüber. In der angezogenen Position blockiert die Schraube 21 den Exzenterkörper in dessen Riegelstellung. Löst man die Schraube 21 um einige Drehungen, so kann sie als Betätigungsknopf dienen, um den Exzenterkörper 16 innerhalb des Hohlraums 17 gegen die Wirkung der Feder 19 zu verschieben und dadurch die Möglichkeit zu bieten, ein Werkzeug in das Futter einzusetzen bzw. ein Werkzeug freizugeben, so daß es aus dem Futter herausgezogen werden kann.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Um ein Werkzeug in das Futter einzusetzen, wird die Schraube 21 soweit gelöst, daß man den Exzenterkörper 16 weit genug in den Hohlraum 17 des Futters eindrücken kann, um den Kopf 12 des Werkzeugschaftes 10 einzuführen, und zwar in eine Position innerhalb derjenigen Bohrung, die die Riegelkante 18 des Exzenterkörpers 16 definiert, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Läßt man die Schraube 21 los, so drückt die Feder 19 den Exzenterkörper in seine Riegelposition gemäß Fig. 5. Der Kolben 9 für das Druckmedium wird angezogen, wodurch die Innenwand 5 der Klemmbuchse 4 dafür sorgt, daß das Werkzeug sicher mit dem Futter verbunden und verklemmt wird. Schließlich wird der Exzenterkörper 16 blockiert, indem man die Schraube 21 anzieht.

Die Freigabe des Werkzeugs erfolgt durch eine Betätigung in umgekehrter Reihenfolge. Man löst also die Blockierschraube 21 und führt durch Lockern der Kolbenschraube 9 eine Entlastung des Druckmediums herbei. Außerdem verschiebt man den Exzenterkörper, indem man den Kopf der Schraube 21 als Betätigungsknopf in das Futter eindrückt. Dadurch kann das Werkzeug aus dem Futter entnommen werden.

Claims (7)

SCHUTZANSPRUCHE

1. Aus Werkzeug und Werkzeugfutter bestehende, eine Sicherheitsüberwachungseinrichtung (13) aufweisende Vorrichtung mit einem Verbindungskonus (3) zum Befestigen des Futters in einer Werkzeugmaschine und mit einer Klemmhülse (4), die einstückig mit dem Verbindungskonus (3) verbunden ist und zum Einklemmen des Werkzeugs (2) im Futter dient, wobei die Klemmbuchse in an sich bekannter Weise eine doppelwandige Hülse (5, 6) aufweist, die zwischen den Wänden (5, 6) einen geschlossenen Raum (7) bildet, der mit einem plastischen Druckmedium gefüllt ist, welches durch Anziehen einer Kolbeneinrichtung unter Druck setzbar ist, wodurch z.B. die innere Hülse (5) der Klemmbuchse radial einwärts verformt wird und auf diese Weise eine Klemmverbindung zwischen dem Schaft (10) des Werkzeugs (2) und dem Werkzeugfutter herstellt,

dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (2) an seinem in das Futter einzusetzenden Ende eine Nut (11) aufweist, die einen inneren Werkzeugkopf (12) bildet, und daß die Klemmbuchse (4) die Sicherheitsüberwachungseinrichtung (13) aufweist mit einem Exzenterkörper (16)_/ der relativ zu dem Verbindungskonus (3) radial verschiebbar ist und eine Riegelkante (18) aufweist, die in einer vorbestimmten Betätigungsposition des Exzenterkörpers (16) das Einführen des Kopfes (12) des Werkzeugs (2) in das Futter gestattet, in einer nicht-betätigten Position des Exzenterkörpers (16) jedoch das Werkzeug (2) in Axialrichtung innerhalb des Futters (1) verriegelt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Feder (19), die den Exzenterkörper (16) in eine Exzenterposition verspannt, in der das Werkzeug (2) verriegelt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich-

net, daß die Verriegelungsbohrung (bei 18) des Exzenterkörpers (16) die Form einer Keilöffnung besitzt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (11) und der Kopf (12) des Werkzeugs (2) als Schraube ausgebildet sind, die in das Ende des Werkzeugschaftes (10) eingeschraubt ist und von diesem Ende ausreichend weit absteht, um eine Riegelschulter für das Werkzeug (2) zu bilden.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskonus (3) einen axialen Hülsenabschnitt (14) aufweist, innerhalb dessen der radial verschiebbare Exzenterkörper (16) montiert ist, und daß die Klemmbuchse (4) ein ursprünglich gesondertes Bauteil bildet, welches (bei 15) mit dem Hülsenabschnitt (14) des Verbindungskonus¹ (3) verschweißt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (19) austauschbar ist und daß sie im Hülsenabschnitt (14) des Verbindungskonus¹ (3) mittels eines Arretierstopfens (20) verriegelt ist, welcher in den Hülsenabschnitt (14) eingeschraubt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Außenseite des Futters aus betätigbare Schraube (21) in den Exzenterkörper (16) eingeschraubt ist, daß die Schraube (21) in ihrer angezogenen Position den Exzenterkörper (16) in der Verriegelungsstellung blockiert und daß sie in einer bestimmten gelockerten Position einen Betätigungsknopf bildet zum Verschieben des Exzenterkörpers (16) gegen die Wirkung der Feder (19) in eine Position zur Freigabe des Werkzeugs (2) aus dem Futter (1).