EP2566635B1 - Tool mount, machine tool having such a tool mount and method for fixing a machining tool to a tool mount of a machine tool - Google Patents
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- EP2566635B1 EP2566635B1 EP11715510.1A EP11715510A EP2566635B1 EP 2566635 B1 EP2566635 B1 EP 2566635B1 EP 11715510 A EP11715510 A EP 11715510A EP 2566635 B1 EP2566635 B1 EP 2566635B1
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- axial tensioning
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- Y10T83/9476—Tool is single element with continuous cutting edge [e.g., punch, etc.]
Definitions
- the invention also relates to a machine tool with a tool holder of the above type and to a method for fixing a machining tool to a tool holder of a machine tool, preferably a punching tool on the tool holder of a punching machine.
- the present invention is based on the object to improve the fixation of machining tools on the tool holder of machine tools and to provide a correspondingly improved machine tool.
- this object is achieved by the tool holder according to claim 1, the machine tool according to claim 10 and the method according to claim 11.
- a radial clamping device in addition to an axial clamping device, which has at least one independently operable by the Axialspannvortechnik radial clamping element.
- the radial clamping elements or the respective machining tool can be clamped in addition to the tension by the Axialspannvortechnik in a direction perpendicular to the clamping axis of the Axialspannvortechnik with the associated tool abutment of the tool holder according to the invention.
- the mutually decoupled operable axial and radial clamping elements in a state of rest, a functional readiness state and in the clamping state can be transferred. At rest, said clamping elements are during a tool change and thus to a Time at which a tool transfer to the tool holder and / or away from the tool holder must be possible.
- a common actuating device of the Axialspannvorraum and the radial clamping device provided. This results in a structurally simple construction and a compact design of the overall arrangement.
- the common actuator of Axialspannvoroplasty and Radialspannvoroplasty is executed in the case of Erfindungsbauart according to claim 3 as a common positioning with a Zustellantrieb by means of which or the Axialspannement and the one or more independent radial clamping elements can be jointly moved from a rest position to a function standby position.
- the mutually decoupled operable clamping elements are in their movement from the rest position to the function standby position jointly arranged on an element carrier of the common positioning of Axialspannvorplatz and radial clamping device (claim 4).
- the element carrier is driven by the Zustellantrieb the common positioning of Axialspannvoroplasty and radial clamping device.
- the element carrier of the common positioning device which stores the mutually decoupled operable clamping elements in the movement from the rest position to the functional stand-by position, directly from a drive element of the Zustellantriebes the common positioning of Axialspannvorraum and radial clamping device. Due to the multiple function of the element carrier reduces the number of components for the realization of the tool holder according to the invention to a minimum. this in turn requires a structurally simple structure and a space-saving design of the overall arrangement.
- a radial clamping drive is provided for transferring the one or more radial clamping elements from the functional readiness position into a clamping position.
- either the axial clamping drive or the radial clamping drive uses the element carrier of the common positioning device of the axial clamping device and the radial clamping device in order to drive the one or more clamping elements into the clamping position.
- the respective other clamping elements are preferably decoupled from the element carrier (claim 7).
- the Axialspannantrieb and / or the radial clamping drive a wedge gear with a drive motor side and with a tension element side wedge gear element on (claim 8).
- Wedge gears of this type are extremely reliable. Notwithstanding a compact design, they can also transmit large driving forces and / or divert the effective direction of driving forces. By appropriate choice of the wedge angle, the gear ratio can be adjusted in a simple manner.
- the element carrier of the common positioning of Axialspannvorraum and radial clamping device is provided in a further embodiment of the invention (claim 9).
- the element carrier of the common positioning device accordingly assumes a further function.
- a punch head with a plunger 5 by means of a numerically controlled punch drive in a by a double arrow illustrated lifting direction 6 can be raised and lowered.
- the plunger 5 forms a tool holder for a machining tool in the form of a punch 7.
- This has in a known manner a tool shank 8 and is also provided with an adjusting ring 9 which projects in the radial direction relative to the tool shank 8.
- the adjusting ring 9 of the punch 7 is located outside of the tool holder 10 and is located at the bottom acting on the tool abutment lower end face of the plunger 5 at.
- the punch 7 opposite is at the free end of the lower frame leg 4 of the punching machine 1, a punching die 11 is arranged, which cooperates for processing a sheet 12 with the punch 7 in the usual manner.
- Stamping waste is collected below the punching die 11 in the interior of the lower frame leg 4. Finished parts are removed via a flap 13, which is integrated into a workpiece table 14, from the working area of the punching machine 1.
- a conventional coordinate guide 15 is housed.
- the coordinate guide 15 assumes a multiple function. On the one hand it serves to position the sheet metal 12 for processing purposes with respect to the punch 7 and the punching die 11 in a horizontal plane. On the other hand, the coordinate guide 15 is used as a tool magazine and tool change.
- the coordinate guide 15 moves with an empty tool holder 16 to the plunger 5. There, the punch 7 is locked to the empty tool holder 16 and subsequently by the coordinate guide 15 taken laterally from the tool holder 10 of the plunger 5. Subsequently, by re-moving the coordinate guide 15, a punching punch 17 held at this side is laterally loaded into the tool holder 10 of the ram 5.
- a tool clamping device 18 is housed inside the plunger 5. This comprises an axial clamping device 19 with an axial clamping drive 20 (FIG. FIG. 4 ) and a radial clamping device 21 with a radial clamping drive 22 (FIG. FIG. 5 ).
- the Axialspannantrieb 20 serves to actuate an Axialspannech, which in the example shown as Axialspannzange 23 (FIG. FIG. 7 ) is executed.
- An essential component of the Axialspannantriebes 20 is a pull rod 24 whose longitudinal axis coincides with a clamping axis 25 of the Axialspannvorraum 19.
- the radial clamping drive 22 comprises a drive piston 26 which is guided in the interior of the plunger 5 along the clamping axis 25. This serves for actuating a radial clamping unit, in the illustrated example of a radial clamping pliers 27 (FIG. FIG. 6 ).
- FIG. 6 shows the radial collet 27 in the side view and in the view from above (direction of the arrow in the upper partial view of FIG. 6 ).
- the radial collet 27 of the illustrated embodiment has a total of three radial clamping elements in the form of pliers legs 28. These are made of hardened tool steel and connected at one end via elastic ring segments 29 made of rubber. In the circumferential direction of the ring segments 29, the forceps arms 28 of the radial collet 27 are spaced apart to form gaps 30.
- Each of the pliers legs 28 has a latching pin 31.
- One of the pliers legs 28 is additionally provided with a guide pin 32.
- the forceps arms 28 are conically shaped on their outside to form wedge surfaces 33. Above the wedge surfaces 33, the forceps arms 28 each have a step with a step surface 34. On the radially inward-facing side, the forceps arms 28 form pressure surfaces 35, which are arranged around a cylindrical receptacle 36 of the radial collet 27.
- the axial collet 23 is in FIG. 7 in the side view and in the view from below (direction of the arrow in the lower partial view of FIG. 7 ).
- the Axialspannzange 23 has evidenced FIG. 7 a bell-like shape.
- a total of three trained as pliers legs 37 Axialspannrii be over part of their height by elastic ring segments 38 made of rubber connected with each other. In the region of the ring segments 38 remain between the pliers legs 37 gaps 39, the width of which exceeds the width of the pliers legs 28 on the radial collet 27 slightly.
- the pliers legs 37 of the axial collet 23 are made of hardened tool steel.
- the ring segment-side end of the pliers legs 37 is conically formed on the outside to form upper wedge surfaces 40.
- At the opposite longitudinal end of the forceps arms 37 are provided on their outer side with lower wedge surfaces 41.
- hooks 42 protrude radially inwards on the forceps limbs 37.
- the hooks 42 are arranged around a passage 43 around.
- the pull rod 24 is first mounted together with an associated pull rod drive inside the receiving bore of the plunger 5 provided for this purpose.
- an associated pull rod drive inside the receiving bore of the plunger 5 provided for this purpose.
- the pull rod 24 may be provided as a piston rod of a pneumatic or hydraulic piston-cylinder unit. It is also conceivable a spindle drive for moving the pull rod 24 along the clamping axis 25th
- the axial collet 23 is introduced from the opening side of the plunger 5 ago with the ring segment-side axial end in the interior of the drive piston 26 and pushed with the passage 43 to the free end of the pull rod 24 until it stops against the drive piston 26 , Thereafter, a retaining screw 45 is screwed with an outer collar 46 in the lower longitudinal end of the tie rod 24.
- the outer collar 46 projects beyond the passage provided in the bottom of the axial collet 23 for the pull rod 24 in the radial direction of the clamping axis 25.
- the radial collet 27 After mounting the Axialspannzange 23, the radial collet 27 is inserted with the free ends of the pliers legs 28 in the downwardly facing end of the axial collet 23.
- the radial collet 27 and the axial collet 23 are rotated about the clamping axis 25 by 60 ° to each other.
- the guide pin 32 of the radial collet 27 is in FIG. 8 not yet plugged into the relevant hole.
- the lower end face of the drive piston 26 is seated on the step surface 34 of the pliers legs 28.
- the radial collet 27 supports the free ends of the pliers legs 37 on the Axialspannzange 23. With its opposite axial end of the Axialspannzange 23 abuts the drive piston 26 at.
- the radial collet 27 during assembly align so that the guide pin 32 on one of the pliers legs 28 of the radial collet 27 during insertion of the radial collet 27 in the drive piston 26 enters into a guide slot 48 which on a laterally open sleeve 49 of the plunger 5 is provided. Finally, a likewise laterally open cover 50 is attached to the lower end of the plunger 5.
- the lid 50 has a central opening 51 with a conical opening wall.
- the conical opening wall of the lid 50 forms a wedge surfaces 33 of the radial collet 27 associated wedge counter surface 52.
- the drive piston 26 is in its interior with one of the upper wedge surface 40 of the axial collet 23 associated upper wedge counter surface 53 and one of the lower wedge surface 41 of Axial collet 23 associated lower wedge counter surface 54 is provided.
- FIG. 2 shows the conditions on the plunger 5 after the punctiform indicated punch 7 has been inserted laterally by means of the coordinate guide 15 in the horizontal direction in the tool holder 10 of the plunger 5.
- the pull rod 24 is in its lower end position.
- the unit of drive piston 26, axial collet 23 and radial collet 27 is raised so far in the direction of the clamping axis 25 that the punch 7 could be introduced laterally into the tool holder 10 with the tool shaft 8.
- the radial clamping elements (pliers legs) 28 and the axial clamping elements (pliers legs) 37 are in their rest position.
- the cylinder chamber 44 in the interior of the plunger 5 with a pressure medium, for example, with compressed air or a pressurized fluid acted upon.
- a pressure medium for example, with compressed air or a pressurized fluid acted upon.
- the drive piston 26 moves together with the Axialspannzange 23 and the radial collet 27 along the position retaining the drawbar 24 down.
- the drive piston 26 is supported with the upper wedge counter surface 53 on the Axialspannzange 23. Because of this support, the drive piston 26 can take along the Axialspannzange 23 during its downward movement.
- With the radial collet 27 of the drive piston 26 via the locking pin 31 / radial holes 47 is connected.
- the drive piston 26 acts as an element carrier for the axial and the radial clamping elements 28, 37 of the tool clamping device 18.
- the drive piston 26 is therefore part of a feed drive 56 of a common actuating device of the Axialspannvorraum 19 and the radial clamping device 21st
- the wedge surfaces 33 of the pliers legs 28 and the wedge mating surfaces 52 of the cover 50 cooperate with each other in the manner of wedge gear elements of a wedge gear. Due to the interaction of the wedge surfaces 33 and the KeilGegen Design 52, the pliers legs 28 put with their pressure surfaces 35 to the tool shaft 8 from the outside and apply this with a normal force.
- the tool shaft 8 and the punch 7 is centered in the tool holder 10. Since the pressure in the cylinder chamber 44 is selected accordingly, the forceps arms 28 of the radial collet 27 act on the tool shaft 8 with a force which permits an axial clamping operation of the punch 7 by means of the pull rod 24.
- the pull rod 24 is moved by means of the tie rod drive, not shown in detail along the clamping axis 25 relative to the drive piston 26 upwards.
- the pull rod 24 takes over the outer collar 46 of the retaining screw 45, the axial collet 23 with. This results in a movement of the decoupled from the drive piston 26 Axialspannzange 23 relative to the drive piston 26.
- the punch 7 sets with the Justierring 9 at the lower end face of the plunger 5. With a corresponding tensile force of the pull rod drive of the punch 7 is clamped to the Justierring 9 with serving as abutment underside of the plunger 5 in the direction of the clamping axis 25 ( FIG. 4 ).
- the pressure in the cylinder chamber 44 is increased.
- the drive piston 26 thus acts on the radial collets 27 reinforced on the step surfaces 34 of the forceps arms 28 in the downward direction. Due to the interaction of the wedge gear elements or the wedge surfaces 33 on the forceps arms 28 and the wedge counter surface 52 on the cover 50 of the plunger 5, the pliers legs 28 exert an increased normal force on their pressure surfaces 35 as a result of the increased action on the pliers legs 28 the tool shank 8 of the punch 7.
- the punch 7 is clamped over the forceps arms 28 of the radial collet 27 in a direction perpendicular to the clamping axis 25 of the Axialspannvorraum 19 with serving as a plunger-side abutment cover 50 and thus with the plunger 5 finally.
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Description
Die Erfindung betrifft eine Werkzeughalterung einer Werkzeugmaschine, vorzugsweise einer Stanzmaschine,
- mit einer Werkzeugaufnahme zur wenigstens teilweisen Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeuges der Werkzeugmaschine, gegebenenfalls eines Stanzwerkzeuges der Stanzmaschine,
- mit wenigstens einem Werkzeugwiderlager sowie
- mit einer Axialspannvorrichtung mit wenigstens einem Axialspannelement, welches gesteuert in einen Spannzustand überführbar ist, wobei ein in der Werkzeugaufnahme aufgenommenes Bearbeitungswerkzeug mittels des in den Spannzustand überführten Axialspannelementes mit dem zugeordneten Werkzeugwiderlager in Richtung einer Spannachse der Axialspannvorrichtung verspannt ist.
- with a tool holder for at least partially receiving a machining tool of the machine tool, optionally a punching tool of the punching machine,
- with at least one tool abutment as well
- with an axial clamping device having at least one Axialspannelement which is controlled in a clamping state can be transferred, wherein a tool received in the tool holder machining tool is clamped by means transferred to the clamping state Axialspannelementes with the associated tool abutment in the direction of a clamping axis of the Axialspannvorrichtung.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Werkzeugmaschine mit einer Werkzeughalterung der vorstehenden Art sowie ein Verfahren zum Festlegen eines Bearbeitungswerkzeuges an einer Werkzeughalterung einer Werkzeugmaschine, vorzugsweise eines Stanzwerkzeuges an der Werkzeughalterung einer Stanzmaschine.The invention also relates to a machine tool with a tool holder of the above type and to a method for fixing a machining tool to a tool holder of a machine tool, preferably a punching tool on the tool holder of a punching machine.
Gattungsgemäßer Stand der Technik ist bekannt aus
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die Fixierung von Bearbeitungswerkzeugen an der Werkzeughalterung von Werkzeugmaschinen zu verbessern und eine entsprechend verbesserte Werkzeugmaschine bereitzustellen.Based on the described prior art, the present invention is based on the object to improve the fixation of machining tools on the tool holder of machine tools and to provide a correspondingly improved machine tool.
Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch die Werkzeughalterung nach Patentanspruch 1, die Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 10 sowie das Verfahren nach Patentanspruch 11.According to the invention this object is achieved by the tool holder according to
Im Falle der Erfindung ist zusätzlich zu einer Axialspannvorrichtung eine Radialspannvorrichtung vorgesehen, die über wenigstens ein unabhängig von der Axialspannvorrichtung betätigbares Radialspannelement verfügt. Mittels des oder der Radialspannelemente kann das betreffende Bearbeitungswerkzeug zusätzlich zu der Verspannung durch die Axialspannvorrichtung in einer Richtung senkrecht zu der Spannachse der Axialspannvorrichtung mit dem zugeordneten Werkzeugwiderlager der erfindungsgemäßen Werkzeughalterung verspannt werden. Aufgrund der Entkoppelung des oder der Radialspannelemente von der Axialspannvorrichtung besteht insbesondere die Möglichkeit, ein an der Werkzeughalterung festzulegendes Bearbeitungswerkzeug zunächst mittels der Axialspannvorrichtung an der Werkzeughalterung zu fixieren und im Anschluss daran eine zusätzliche Fixierung mittels des oder der unabhängig von der Axialspannvorrichtung betätigten Radialspannelemente zu bewirken. Aus dem Zusammenspiel der Axialspannvorrichtung und der Radialspannvorrichtung resultiert eine zweiachsige Verspannung des Bearbeitungswerkzeuges, die derart wirksam ist, dass auch unter bearbeitungsbedingten Belastungen nahezu jegliche Relativbewegung von Bearbeitungswerkzeug und Werkzeughalterung vermieden wird. Der im Betrieb an der Schnittstelle von Bearbeitungswerkzeug und Werkzeughalterung auftretende Verschleiß reduziert sich folglich auf ein Minimum. Außerordentlich lange Standzeiten der Werkzeughalterung und eine dauerhaft definierte Anordnung des Bearbeitungswerkzeuges an der Werkzeughalterung sind gewährleistet.In the case of the invention, in addition to an axial clamping device, a radial clamping device is provided which has at least one independently operable by the Axialspannvorrichtung radial clamping element. By means of the radial clamping elements or the respective machining tool can be clamped in addition to the tension by the Axialspannvorrichtung in a direction perpendicular to the clamping axis of the Axialspannvorrichtung with the associated tool abutment of the tool holder according to the invention. Due to the decoupling of the one or more radial clamping elements of the Axialspannvorrichtung there is in particular the possibility to fix a tool to be fixed to the tool holder first by means of Axialspannvorrichtung to the tool holder and subsequently to effect additional fixation by means of or independently operated by the Axialspannvorrichtung radial clamping elements. The interaction of the axial clamping device and the radial clamping device results in a biaxial clamping of the machining tool, which is so effective that almost any relative movement of the machining tool and tool holder is avoided even under machining-related loads. The wear occurring during operation at the interface of the machining tool and the tool holder is consequently reduced to a minimum. Extremely long service life of the tool holder and a permanently defined arrangement of the machining tool on the tool holder are guaranteed.
Besondere Ausführungsarten der in den unabhängigen Patentansprüchen beschriebenen Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 9.Particular embodiments of the invention described in the independent claims will become apparent from the
Gemäß Patentanspruch 2 sind die voneinander entkoppelt betätigbaren Axialund Radialspannelemente in einen Ruhezustand, einen Funktionsbereitschaftszustand sowie in den Spannzustand überführbar. Im Ruhezustand befinden sich die genannten Spannelemente während eines Werkzeugwechsels und damit zu einem Zeitpunkt, zu welchem ein Werkzeugtransfer zu der Werkzeugaufnahme hin und/oder von der Werkzeugaufnahme weg möglich sein muss. Zur Überführung der voneinander entkoppelt betätigbaren Spannelemente aus dem Ruhezustand in den Funktionsbereitschaftszustand ist ausweislich Patentanspruch 2 eine gemeinsame Stelleinrichtung der Axialspannvorrichtung und der Radialspannvorrichtung vorgesehen. Daraus resultiert ein konstruktiv einfacher Aufbau und eine kompakte Bauweise der Gesamtanordnung.According to
Durch Betätigung der im Funktionsbereitschaftszustand befindlichen Axial- und Radialspannelemente werden diese in den Spannzustand überführt.By actuating the axial and radial clamping elements located in the functional readiness state, they are transferred to the clamping state.
Die gemeinsame Stelleinrichtung von Axialspannvorrichtung und Radialspannvorrichtung ist im Falle der Erfindungsbauart nach Patentanspruch 3 als gemeinsame Positioniereinrichtung mit einem Zustellantrieb ausgeführt, mittels dessen das oder die Axialspannelemente sowie das oder die davon unabhängigen Radialspannelemente gemeinschaftlich aus einer Ruhposition in eine Funktionsbereitschaftsposition bewegt werden können.The common actuator of Axialspannvorrichtung and Radialspannvorrichtung is executed in the case of Erfindungsbauart according to
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die voneinander entkoppelt betätigbaren Spannelemente bei ihrer Bewegung aus der Ruheposition in die Funktionsbereitschaftsposition gemeinschaftlich an einem Elementträger der gemeinsamen Positioniereinrichtung von Axialspannvorrichtung und Radialspannvorrichtung angeordnet (Patentanspruch 4). Der Elementträger wird durch den Zustellantrieb der gemeinsamen Positioniereinrichtung von Axialspannvorrichtung und Radialspannvorrichtung angetrieben.In a further advantageous embodiment of the invention, the mutually decoupled operable clamping elements are in their movement from the rest position to the function standby position jointly arranged on an element carrier of the common positioning of Axialspannvorrichtung and radial clamping device (claim 4). The element carrier is driven by the Zustellantrieb the common positioning of Axialspannvorrichtung and radial clamping device.
Im Falle der Ausführungsform der Erfindung nach Patentanspruch 5 wird der Elementträger der gemeinsamen Positioniereinrichtung, welcher die voneinander entkoppelt betätigbaren Spannelemente bei der Bewegung aus der Ruheposition in die Funktionsbereitschaftsposition lagert, unmittelbar von einem Antriebselement des Zustellantriebes der gemeinsamen Positioniereinrichtung von Axialspannvorrichtung und Radialspannvorrichtung gebildet. Aufgrund der Mehrfachfunktion des Elementträgers reduziert sich die Anzahl der Bauelemente zur Realisierung der erfindungsgemäßen Werkzeughalterung auf ein Minimum. Dies wiederum bedingt einen konstruktiv einfachen Aufbau sowie eine platzsparende Bauweise der Gesamtanordnung.In the case of the embodiment of the invention according to
Im Falle der Erfindungsbauart gemäß Patentanspruch 6 dient ein gesteuerter Axialspannantrieb zur Überführung des oder der Axialspannelemente aus der Funktionsbereitschaftsposition in eine dem Spannzustand des oder der Axialspannelemente zugeordnete Spannposition. Entsprechend ist zur Überführung des oder der Radialspannelemente aus der Funktionsbereitschaftsposition in eine Spannposition ein Radialspannantrieb vorgesehen. Dabei nutzt entweder der Axialspannantrieb oder der Radialspannantrieb den Elementträger der gemeinsamen Positioniereinrichtung von Axialspannvorrichtung und Radialspannvorrichtung, um das oder die jeweiligen Spannelemente in die Spannposition anzutreiben.In the case of Erfindungsbauart according to
Zuvor werden die jeweils anderen Spannelemente bevorzugtermaßen von dem Elementträger entkoppelt (Patentanspruch 7).Beforehand, the respective other clamping elements are preferably decoupled from the element carrier (claim 7).
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist der Axialspannantrieb und/oder der Radialspannantrieb ein Keilgetriebe mit einem antriebsmotorseitigen sowie mit einem spannelementseitigen Keilgetriebeelement auf (Patentanspruch 8). Keilgetriebe dieser Art sind außerordentlich funktionssicher. Ungeachtet einer kompakten Bauweise können sie auch große Antriebskräfte übertragen und/oder die Wirkrichtung von Antriebskräften umlenken. Durch entsprechende Wahl der Keilwinkel kann die Getriebeübersetzung auf einfache Art und Weise eingestellt werden.In a further preferred embodiment of the invention, the Axialspannantrieb and / or the radial clamping drive a wedge gear with a drive motor side and with a tension element side wedge gear element on (claim 8). Wedge gears of this type are extremely reliable. Notwithstanding a compact design, they can also transmit large driving forces and / or divert the effective direction of driving forces. By appropriate choice of the wedge angle, the gear ratio can be adjusted in a simple manner.
Als antriebsmotorseitiges Keilgetriebeelement des Axialspannantriebes und/oder des Radialspannantriebes ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Elementträger der gemeinsamen Positioniereinrichtung von Axialspannvorrichtung und Radialspannvorrichtung vorgesehen (Patentanspruch 9). Der Elementträger der gemeinsamen Positioniereinrichtung übernimmt dementsprechend eine weitere Funktion.As a drive motor side wedge gear element of the Axialspannantriebes and / or the Radial tensioning drive, the element carrier of the common positioning of Axialspannvorrichtung and radial clamping device is provided in a further embodiment of the invention (claim 9). The element carrier of the common positioning device accordingly assumes a further function.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand beispielhafter schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1- eine Stanzmaschine mit einem Stanzkopf sowie mit einem an dem Stanzkopf vorgesehenen Stößel,
Figuren 2 bis 5- den Stößel gemäß
in unterschiedlichen Betriebszuständen sowie mit konstruktiven Details, unter anderem mit einer Radialspannzange und einer Axialspannzange,Figur 1 Figur 6- Einzeldarstellungen der Radialspannzange gemäß den
,Figuren 2 bis 5 Figur 7- Einzeldarstellungen der Axialspannzange gemäß den
undFiguren 2 bis 5 Figur 8- eine Anordnung bestehend aus der Radialspannzange gemäß
sowie der Axialspannzange gemäßFigur 6 .Figur 7
- FIG. 1
- a punching machine with a punching head and with a plunger provided on the punching head,
- FIGS. 2 to 5
- the plunger according to
FIG. 1 in different operating conditions as well as with design details, including a radial collet and an axial collet, - FIG. 6
- Individual representations of the radial collet according to
FIGS. 2 to 5 . - FIG. 7
- Individual representations of the Axialspannzange according to the
FIGS. 2 to 5 and - FIG. 8
- an arrangement consisting of the radial collet according to
FIG. 6 and the axial collet according toFIG. 7 ,
Gemäß
Der Stößel 5 bildet eine Werkzeughalterung für ein Bearbeitungswerkzeug in Form eines Stanzstempels 7. Dieser besitzt in bekannter Weise einen Werkzeugschaft 8 und ist außerdem mit einem Justierring 9 versehen, der in radialer Richtung gegenüber dem Werkzeugschaft 8 vorsteht. Mit dem Werkzeugschaft 8 ist der Stanzstempel 7 im Innern einer Werkzeugaufnahme 10 des Stößels 5 angeordnet. Der Justierring 9 des Stanzstempels 7 befindet sich außerhalb der Werkzeugaufnahme 10 und liegt von unten her an der als Werkzeugwiderlager fungierenden unteren Stirnfläche des Stößels 5 an.The
Dem Stanzstempel 7 gegenüberliegend ist an dem freien Ende des unteren Gestellschenkels 4 der Stanzmaschine 1 eine Stanzmatrize 11 angeordnet, die zur Bearbeitung eines Bleches 12 mit dem Stanzstempel 7 in gewohnter Weise zusammenwirkt. Stanzabfall wird unterhalb der Stanzmatrize 11 im Innern des unteren Gestellschenkels 4 gesammelt. Fertigteile werden über eine Klappe 13, die in einen Werkstücktisch 14 integriert ist, aus dem Arbeitsbereich der Stanzmaschine 1 abgeführt.The
In dem Rachenraum zwischen dem oberen Gestellschenkel 3 und dem unteren Gestellschenkel 4 der Stanzmaschine 1 ist eine herkömmliche Koordinatenführung 15 untergebracht. In gewohnter Weise übernimmt die Koordinatenführung 15 eine Mehrfachfunktion. Zum einen dient sie dazu, das Blech 12 zu Bearbeitungszwecken gegenüber dem Stanzstempel 7 und der Stanzmatrize 11 in einer horizontalen Ebene zu positionieren. Zum andern wird die Koordinatenführung 15 als Werkzeugmagazin und zum Werkzeugwechsel genutzt.In the pharynx between the
Ist etwa der an dem Stößel 5 fixierte Stanzstempel 7 gegen ein anderes Stanzwerkzeug auszutauschen, so verfährt die Koordinatenführung 15 mit einem leeren Werkzeughalter 16 zu dem Stößel 5. Dort wird der Stanzstempel 7 an dem leeren Werkzeughalter 16 arretiert und anschließend durch entsprechendes Verfahren der Koordinatenführung 15 seitlich aus der Werkzeugaufnahme 10 des Stößels 5 entnommen. Anschließend wird unter erneutem Verfahren der Koordinatenführung 15 ein an dieser vorgehaltener Stanzstempel 17 seitlich in die Werkzeugaufnahme 10 des Stößels 5 eingewechselt.If, for example, the
Die Abläufe, die sich an dem Stößel 5 beim Einwechseln des Stanzstempels 7 ergeben, sind im Einzelnen in den
Im Innern des Stößels 5 ist eine Werkzeugspannvorrichtung 18 untergebracht. Diese umfasst eine Axialspannvorrichtung 19 mit einem Axialspannantrieb 20 (
Der Axialspannantrieb 20 dient zur Betätigung einer Axialspanneinheit, die in dem gezeigten Beispielsfall als Axialspannzange 23 (
Der Radialspannantrieb 22 umfasst einen im Innern des Stößels 5 entlang der Spannachse 25 geführten Antriebskolben 26. Dieser dient zur Betätigung einer Radialspanneinheit, in dem dargestellten Beispielsfall einer Radialspannzange 27 (
Auf Höhe der Ringsegmente 29 sind die Zangenschenkel 28 an ihrer Außenseite unter Ausbildung von Keilflächen 33 konisch geformt. Oberhalb der Keilflächen 33 weisen die Zangenschenkel 28 jeweils eine Stufe mit einer Stufenfläche 34 auf. An der radial nach innen weisenden Seite bilden die Zangenschenkel 28 Druckflächen 35 aus, die um eine zylindrische Aufnahme 36 der Radialspannzange 27 herum angeordnet sind.At the level of the
Die Axialspannzange 23 ist in
Das ringsegmentseitige Ende der Zangenschenkel 37 ist an der Außenseite unter Ausbildung von oberen Keilflächen 40 konisch ausgebildet. An dem gegenüberliegenden Längsende sind die Zangenschenkel 37 an ihrer Außenseite mit unteren Keilflächen 41 versehen. Auf Höhe der unteren Keilflächen 41 ragen an den Zangenschenkeln 37 Haken 42 radial nach innen. Die Haken 42 sind um einen Durchtritt 43 herum angeordnet.The ring segment-side end of the
Bei der Montage wird zunächst die Zugstange 24 gemeinsam mit einem zugehörigen Zugstangenantrieb im Innern der hierfür vorgesehenen Aufnahmebohrung des Stößels 5 angebracht. Für den Zugstangenantrieb kommen unterschiedliche Antriebsbauarten in Frage. Beispielsweise kann die Zugstange 24 als Kolbenstange einer pneumatischen oder hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit vorgesehen sein. Denkbar ist aber auch ein Spindeltrieb zur Bewegung der Zugstange 24 längs der Spannachse 25.During assembly, the
Auf das freie Ende der Zugstange 24 wird der Antriebskolben 26 aufgeschoben. Sowohl gegen die Zugstange 24 als auch gegen die Wand der Aufnahmebohrung an dem Stößel 5 ist der Antriebskolben 26 abgedichtet. An der in das Innere des Stößels 5 weisenden Seite des Antriebskolbens 26 befindet sich ein von der Zugstange 24 durchsetzter Zylinderraum 44.On the free end of the
Nach der Montage des Antriebskolbens 26 wird von der Öffnungsseite des Stößels 5 her die Axialspannzange 23 mit dem ringssegmentseitigen axialen Ende voran in das Innere des Antriebskolbens 26 eingeführt und mit dem Durchtritt 43 auf das freie Ende der Zugstange 24 bis zum Anschlag an dem Antriebskolben 26 aufgeschoben. Danach wird in das untere Längsende der Zugstange 24 eine Halteschraube 45 mit einem Außenbund 46 eingedreht. Der Außenbund 46 überragt den im Boden der Axialspannzange 23 vorgesehenen Durchtritt für die Zugstange 24 in radialer Richtung der Spannachse 25.After assembly of the
Nach der Montage der Axialspannzange 23 wird die Radialspannzange 27 mit den freien Enden der Zangenschenkel 28 voran in das nach unten weisende Ende der Axialspannzange 23 eingeschoben. Dabei sind die Radialspannzange 27 und die Axialspannzange 23 um die Spannachse 25 um 60° gegeneinander verdreht. Infolgedessen laufen die Zangenschenkel 28 der Radialspannzange 27 in die Lücken 39 zwischen den Zangenschenkeln 37 der Axialspannzange 23 ein. Es ergibt sich damit die Anordnung gemäß
Beim Aufschieben der Radialspannzange 27 auf die im Innern des Antriebskolbens 26 befindliche Axialspannzange 23 werden die Zangenschenkel 28 der Radialspannzange 27 unter Ausnutzung der Elastizität der Ringsegmente 29 der Radialspannzange 27 so weit radial einwärts geschwenkt, dass die Rastzapfen 31 an den Zangenschenkeln 28 der Radialspannzange 27 in das Innere des Antriebskolbens 26 eingeführt werden können. Sobald die Rastzapfen 31 der Radialspannzange 27 auf Höhe von entsprechenden Radialbohrungen 47 an dem Antriebskolben 26 zu liegen kommen, stellen sich die nach einwärts geschwenkten Zangenschenkel 28 aufgrund der Elastizität der Ringsegmente 29 zurück und die Rastzapfen 31 an den Zangenschenkeln 28 laufen in die Radialbohrungen 47 des Antriebskolbens 26 ein. Die untere Stirnseite des Antriebskolbens 26 setzt auf den Stufenfläche 34 der Zangenschenkel 28 auf. An den Ringsegmenten 29 lagert die Radialspannzange 27 die freien Enden der Zangenschenkel 37 an der Axialspannzange 23. Mit ihrem gegenüberliegenden axialen Ende liegt die Axialspannzange 23 an dem Antriebskolben 26 an.When pushing the
Um die Spannachse 25 ist die Radialspannzange 27 bei der Montage derart auszurichten, dass der Führungszapfen 32 an einem der Zangenschenkel 28 der Radialspannzange 27 beim Einschieben der Radialspannzange 27 in den Antriebskolben 26 in einen Führungsschlitz 48 einläuft, der an einer seitlich offenen Hülse 49 des Stößels 5 vorgesehen ist. Abschließend wird auf dem unteren Ende des Stößels 5 ein ebenfalls seitlich offener Deckel 50 befestigt.To the clamping
Der Deckel 50 weist eine zentrale Öffnung 51 mit einer konischen Öffnungswand auf. Die konische Öffnungswand des Deckels 50 bildet eine den Keilflächen 33 der Radialspannzange 27 zugeordnete Keil-Gegenfläche 52. Der Antriebskolben 26 ist in seinem Innern mit einer der oberen Keilfläche 40 der Axialspannzange 23 zugeordneten oberen Keil-Gegenfläche 53 sowie mit einer der unteren Keilfläche 41 der Axialspannzange 23 zugeordneten unteren Keil-Gegenfläche 54 versehen.The
Ausgehend von der Situation gemäß
Nachdem die Axialspannzange 23 mit den Axialspannelementen bzw. Zangenschenkeln 37 und die Radialspannzange 27 mit den Radialspannelementen bzw. Zangenschenkeln 28 versehen ist, fungiert der Antriebskolben 26 als Elementträger für die Axial- sowie die Radialspannelemente 28, 37 der Werkzeugspannvorrichtung 18. Durch die Abwärtsbewegung des Antriebskolbens 26 werden die Axial- und Radialspannelemente, d.h. die Zangenschenkel 28 und die Zangenschenkel 37 aus der dem Werkzeugwechsel zugeordneten Ruheposition gemäß
Bei der Absenkbewegung des Antriebskolbens 26 aus der Position gemäß
Die Keilflächen 33 der Zangenschenkel 28 und die Keil-Gegenflächen 52 des Deckels 50 wirken nach Art von Keilgetriebeelementen eines Keilgetriebes miteinander zusammen. Aufgrund des Zusammenspiels der Keilflächen 33 und der KeilGegenfläche 52 legen sich die Zangenschenkel 28 mit ihren Druckflächen 35 an den Werkzeugschaft 8 von außen an und beaufschlagen diesen mit einer Normalkraft. Der Werkzeugschaft 8 bzw. der Stanzstempel 7 wird in der Werkzeugaufnahme 10 zentriert. Da der Druck in dem Zylinderraum 44 entsprechend gewählt ist, beaufschlagen die Zangenschenkel 28 der Radialspannzange 27 den Werkzeugschaft 8 mit einer Kraft, welche einen Axialspannvorgang des Stanzstempels 7 mittels der Zugstange 24 zulässt.The wedge surfaces 33 of the
Zum axialen Verspannen des Stanzstempels 7 wird die Zugstange 24 mittels des nicht im Detail gezeigten Zugstangenantriebes entlang der Spannachse 25 relativ zu dem Antriebskolben 26 nach oben bewegt. Dabei nimmt die Zugstange 24 über den Außenbund 46 der Halteschraube 45 die Axialspannzange 23 mit. Daraus resultiert eine Bewegung der von dem Antriebskolben 26 entkoppelten Axialspannzange 23 relativ zu dem Antriebskolben 26. Dabei gleiten die oberen Keilflächen 40 sowie die unteren Keilflächen 41 der Axialspannzange 23 an der oberen Keil-Gegenfläche 53 und der unteren Keil-Gegenfläche 54 des Antriebskolbens 26 entlang. Die miteinander zusammenwirkenden Keil- und Keil-Gegenflächen 40, 41, 53, 54 bewirken nach Art von antriebsmotorseitigen und spannelementseitigen Keilgetriebeelementen eines Keilgetriebes eine nach radial einwärts gerichtete Schwenkbewegung der Zangenschenkel 37 der Axialspannzange 23. Infolge der Einwärtsbewegung der Zangenschenkel 37 greifen die Haken 42 an den Enden der Zangenschenkel 37 in den Hinterschnitt 55 an dem Werkzeugschaft 8 des Stanzstempels 7 ein. Aufgrund dieser Formschlussverbindung nimmt die Zugstange 24 den Stanzstempel 7 bei ihrer Aufwärtsbewegung mit. Dabei legt sich der Stanzstempel 7 mit dem Justierring 9 an der unteren Stirnfläche des Stößels 5 an. Bei entsprechender Zugkraft des Zugstangenantriebes wird der Stanzstempels 7 an dem Justierring 9 mit der als Widerlager dienenden Unterseite des Stößels 5 in Richtung der Spannachse 25 verspannt (
Ausgehend von diesen Verhältnissen wird der Druck in dem Zylinderraum 44 erhöht. Der Antriebskolben 26 beaufschlagt folglich die Radialspannzange 27 an den Stufenflächen 34 der Zangenschenkel 28 verstärkt in Abwärtsrichtung. Infolge der verstärkten Beaufschlagung der Zangenschenkel 28 durch den Antriebskolben 26 üben aufgrund des Zusammenwirkens der Keilgetriebeelemente bzw. der Keilflächen 33 an den Zangenschenkeln 28 und der Keil-Gegenfläche 52 an dem Deckel 50 des Stößels 5 die Zangenschenkel 28 an ihren Druckflächen 35 eine erhöhte Normalkraft auf den Werkzeugschaft 8 des Stanzstempels 7 aus. Dadurch wird der Stanzstempel 7 über die Zangenschenkel 28 der Radialspannzange 27 in einer Richtung senkrecht zu der Spannachse 25 der Axialspannvorrichtung 19 mit dem als stößelseitiges Widerlager dienenden Deckel 50 und somit mit dem Stößel 5 abschließend verspannt.Based on these conditions, the pressure in the
In Kombination bewirken die Axialspannvorrichtung 19 sowie die Radialspannvorrichtung 21 eine zweiachsige Verspannung des Stanzstempels 7 mit dem Stößel 5, aufgrund derer eine wegen der damit verbundenen Verschleißerscheinungen unerwünschte Relativbewegung von Stanzstempel 7 und Werkzeugaufnahme 10 auch bei bearbeitungsbedingter Belastung des Stanzstempels 7 nahezu vollständig verhindert wird. Sämtliche vorstehend beschriebenen Abläufe werden durch die CNC-Steuerung der Stanzmaschine 1 gesteuert.In combination, cause the
Claims (11)
- Tool retention device of a machine tool (1), preferably a punching machine,• having a tool receiving member (10) for at least partially receiving a processing tool (7) of the machine tool (1), optionally a punching tool of the punching machine,• having at least one tool abutment and• having an axial tensioning device (19) having at least one axial tensioning element (37) which can be transferred in a controlled manner into a tensioning state, a processing tool (7) which is received in the tool receiving member (10) being pulled by means of the axial tensioning element (37) which has been transferred into the tensioning state against the associated tool abutment in the direction of a tensioning axis (25) of the axial tensioning device (19),
characterised in that,
in addition to the axial tensioning device (19), there is provided a radial clamping device (21) having at least one radial clamping element (28) which can be transferred in a state decoupled from the axial tensioning element (37) of the axial tensioning device (19) into a clamping state in a controlled manner, the processing tool (7) which is received in the tool receiving member (10) being clamped by means of the radial clamping element (28) which has been transferred into the clamping state to the associated tool abutment in a direction perpendicular relative to the tensioning axis (25) of the axial tensioning device (19). - Tool retention device according to claim 1, characterised in that the axial tensioning device (19) and the radial clamping device (21) have a common adjusting device by means of which the axial tensioning element (37) and the radial clamping element (28) can be transferred together from a rest state in which a processing tool (7) on the tool receiving member (10) can be engaged or disengaged into a state of operational readiness in which a processing tool (7) is received in the tool receiving member (10) and from which the axial tensioning element (37) and the radial clamping element (28) can be transferred in a state decoupled from each other into the respective tensioning or clamping state in a controlled manner.
- Tool retention device according to claim 2, characterised in that the common adjusting device of the axial tensioning device (19) and the radial clamping device (21) is constructed as a common positioning device and has a positioning drive (56) by means of which the axial tensioning element (37) and the radial clamping element (28) can be moved together from the rest state which is a rest position into the state of operational readiness which is a position of operational readiness.
- Tool retention device according to claim 3, characterised in that the common positioning device of the axial tensioning device (19) and the radial clamping device (21) has an element carrier (26), on which the axial tensioning element (37) and the radial clamping element (28) are arranged together during movement from the rest position into the position of operational readiness, and which can be driven to move the axial tensioning element (37) and the radial clamping element (28) from the rest position into the position of operational readiness by means of the positioning drive (56) of the common positioning device.
- Tool retention device according to claim 4, characterised in that a drive element of the positioning drive (56) of the common positioning device is provided as an element carrier (26) of the common positioning device of the axial tensioning device (19) and the radial clamping device (21).
- Tool retention device according to claim 4 or claim 5, characterised in that the axial tensioning device (19) has a controlled axial tensioning drive (20) and the radial clamping device (21) has a controlled radial clamping drive (22) and in that the axial tensioning element (37) can be moved by means of the axial tensioning drive (20) and the radial clamping element (28) can be moved by means of the radial clamping drive (22) from the position of operational readiness into a tensioning position or a clamping position which forms a tensioning or a clamping state, the axial tensioning element (37) or the radial clamping element (28) being able to be driven via the element carrier (26) of the common positioning device of the axial tensioning device (19) and the radial clamping device (21) in order to move from the position of operational readiness into the tensioning position or the clamping position.
- Tool retention device according to claim 6, characterised in that the axial tensioning element (37) or the radial clamping element (28) can be driven via the element carrier (26) of the common positioning device of the axial tensioning device (19) and the radial clamping device (21) in order to move from the position of operational readiness into the tensioning position or the clamping position by the other tensioning or clamping element (28, 37) being able to be decoupled from the element carrier (26) beforehand, respectively.
- Tool retention device according to claim 6 or claim 7, characterised in that the axial tensioning drive (20) and/or the radial clamping drive (22) has/have a wedge gear having a drive-motor-side and a tensioning/clamping-element-side wedge gear element.
- Tool retention device according to claim 8, characterised in that the element carrier (26) of the common positioning device of the axial tensioning device (19) and the radial clamping device (21) is provided as a drive-motor-side wedge gear element of the axial tensioning drive (20) and/or the radial clamping drive (21).
- Machine tool, preferably a punching machine, having a tool retention device (5) according to any one of the preceding claims.
- Method for securing a processing tool (7) to a tool retention device (5) of a machine tool (1), preferably a punching tool to the tool retention device of a punching machine, the processing tool (7) being inserted into a tool receiving member (10) of the tool retention device (5) and being pulled by means of an axial tensioning element (37) of an axial tensioning device (19) of the tool retention device (5) in the direction of a tensioning axis (25) of the axial tensioning device (19) against an associated abutment of the tool retention device (5) by the axial tensioning element (37) being transferred in a controlled manner into a tensioning state, characterised in that the processing tool (7) is additionally clamped by means of a radial clamping element (28) of a radial clamping device (21) in a direction perpendicular relative to the tensioning axis (25) of the axial tensioning device (19) to an associated abutment of the tool retention device (5) by the radial clamping element (28) being transferred in a state decoupled from the axial tensioning element (37) of the axial tensioning device (19) into a clamping state.
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