WO1990009253A1 - Kupplung zur lösbaren fixierung von bauteilen an entsprechenden trägerteilen - Google Patents

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WO1990009253A1
WO1990009253A1 PCT/EP1990/000228 EP9000228W WO9009253A1 WO 1990009253 A1 WO1990009253 A1 WO 1990009253A1 EP 9000228 W EP9000228 W EP 9000228W WO 9009253 A1 WO9009253 A1 WO 9009253A1
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coupling according
coupling
clamping claws
parts
component
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PCT/EP1990/000228
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Josef Reinauer
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Gottlieb Gühring Kg
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/026—Chucks the radial or angular position of the tool being adjustable
    • B23B31/0261—Chucks the radial or angular position of the tool being adjustable for centering the tool
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
    • Y10T409/30—Milling
    • Y10T409/30952—Milling with cutter holder

Definitions

  • the invention relates to a coupling for releasable, rotationally and axially fixed fixing of components, in particular tool components, to support parts provided for this purpose, such as, for example, B. on a tool carrier or a basic tool holder, according to the preamble of claim 1.
  • the coupling takes place via a central - thread connection.
  • This coupling complicates the use of automatic tool changing systems, since frontal access to the parts is required to release the coupling in order to be able to quickly release the connection.
  • a coupling is known according to the preamble of claim 1, in which the tensioning device has a pendulum-mounted drawbar in the carrier part, which extends into a coaxial recess of the component to be coupled and forms a cone section there.
  • the drawbar can be placed under tension via this cone section by means of an actuating device which is supported on the component to be coupled.
  • This coupling is characterized by easy operability, good power transmission, high concentricity and great flexibility with regard to the coupling Parts out. However, it is only partially compatible with a clutch, as described in DE 38 07 140 AI.
  • the invention is therefore based on the object to provide a clutch according to the preamble of claim 1, which is constructed such that the interface in the area of the component to be coupled can be designed so that a direct connection to the clutch system according to DE 38 07 140 AI can be produced.
  • a coupling is created which ensures an optimal flow of force between the parts to be coupled. Because the clamping claws take up relatively little space, the surface contact in the area of the support ring surface pairing can be kept very large. It is also still ensured that temperature-related difficulties when changing the component are excluded from the basic concept, since the possibly colder component engages with an extension in the receptacle of the carrier part.
  • the actuating device which is accessible from the outside, is extremely simple and facilitates the use of automatic tool changing systems. A particular advantage is that the machining forces that occur on the tool do not have a negative effect on the releasability of the connection. The space remaining between the clamping claws can advantageously be used to accommodate a rotary driver device.
  • Fig.l shows a schematic axial section of the clutch
  • FIG. 3 is a perspective view of the coupling acc. Fig.1; Fig. Is a schematic front view of the clutch; and
  • FIG. 5 shows an exploded view of the coupling components defined in the receptacle.
  • the reference number 2 denotes a carrier part and the reference number 4 denotes a component to be coupled thereto.
  • the component can be, for example, a stationary or rotating tool, or a shaft extension for a modular tool system.
  • the carrier part 2 can e.g. a basic tool holder, a tool turret or another carrier part of a tool or tool handling system.
  • the carrier part 2 can also be part of other handling devices.
  • the coupling of the two parts 2 and 4 takes place via an interface fit in the form of a centering cone 6 and a support ring surface pairing 8.
  • the component 4 has a centering extension 10 which engages in a correspondingly designed receptacle 12 of the carrier part 2.
  • An inner recess 14 is also provided on the part of the component 4 and is to be described in more detail below.
  • Each clamping claw generally has three sections: an anchor section 22, a central section 24 and a claw section 26.
  • the anchor section 22 is supported with a spherical contact surface 28 on a flank 32 of a shoulder 30 of the receptacle 12. Which to the shoulder 30 adjoining space 34 is dimensioned large enough so that the clamping claw in question can pivot sufficiently in the radial direction.
  • the claw section 26 is thickened with respect to the central section 24 and, with a wedge surface 36, projects radially outward from the central section 24. With this wedge surface, the claw portion 26 can be pivoted into an undercut or recessed inner recess 38 until the wedge surface fits snugly and with increasing contact force against a transition surface 40.
  • the normal forces occurring between the contact surfaces have a considerable component in the axial direction, as a result of which the clamping claws are put under tension and the two parts 2 and 4 are pressed against one another.
  • aratin ⁇ preferably contact before the edge 32, so that a * lowest possible bending stress of the jaws is obtained.
  • the clamping claws are constantly pretensioned so that the claw sections 26 are pressed inwards in the radial direction.
  • an axially acting spring device in the form of a plate spring assembly 42 is used, which is supported on the one hand on radially inwardly projecting end sections 44 and on the other hand on a receiving part.
  • this receptacle-fixed part is formed by a pressure plate 46 of a guide part 48, which is fixed to the carrier part 2 by means of a central screw 50.
  • the guide part 48 has three guide bodies 52 which are received in an axial fitting groove of the receptacle 12 and are held axially in position by means of a radial shoulder 54. With 56 guide sliding surfaces for the respective clamping claws are designated.
  • the radially inner surfaces of the claw portions 26 are designed such that the clamping jaws under Einwir kung ⁇ of the spring assembly far enough inward pivot gron ⁇ nen to the wedge surface 36 move to a position to, which is located radially within the edge point 57 of the transition surface. The coupling is released in this position of the clamping claws.
  • One of the clamping claws - in the exemplary embodiment the clamping claw 16 has an essentially radially extending through-bore 58, which receives an adjusting screw 60.
  • a threaded aperture 58 aligns a radio aperture 62 through which a tool for actuating the set screw can be inserted.
  • the adjusting screw 60 has at its radially inner end a conical surface 64 which interacts with conical stub surfaces 66 and 68 of grub screws 70 and 72, which is shown in detail in FIG. 4, in which the clamping claws are pivoted outwards.
  • the set screw 60 is turned inwards, all the clamping claws are pivoted uniformly outwards against the force of the plate spring assembly 42 and are pressed with the wedge surfaces 36 against the transition surfaces.
  • the adjusting screw 60 is turned outward, as a result of which the claw sections 26 approach one another under the action of the restoring force of the spring device 42.
  • the clamping claws are guided along the guide surfaces 56, so that tilting of the coupling elements is avoided. Because the contact sections interacting with the set screw 60 are formed by adjustable screws in the region of the other two clamping claws, the truncated cone surfaces 66 and 68 can be fine-tuned.
  • the guide bodies 52 advantageously perform an additional function. They act as a driver device and rotational position positioning device, in that they engage with their end sections facing the interface in recesses 74 in the centering extension 10 with a fit.
  • the coupling is therefore also suitable for components that have to adhere to a defined rotational position in relation to the carrier part.
  • the contact surfaces between the screws 60, 70 and 72 are preferably hardened in order to increase the service life.
  • 76 is a further annular groove-like recess in the region of the centering extension 10, which likewise has a conical transition surface 78 which is located radially inside the cylindrical or conical centering extension 10.
  • the inclination of the transition surface 78 is adapted to the design of a not shown wedge surface of a claw section, which belongs to a clamping claw, which is formed in the area on the receiving side in the same way as the clamping claw described above, but which extends in the axial direction beyond the claw section is to form the threaded bore 58 for the set screw 60 and the contact sections in the radially inner region in the region of the inner recess 38.
  • FIGS. 1 to 5 in which the above-mentioned force transmission ratio has the value 1, has the advantage, however, that the actuating device is integrated in the claw section, which results in a simpler design of the clamping claws and an axially shortened construction surrender.
  • the coupling can also have an influence on the force conversion between the adjusting screw and the contact sections.
  • any other axially acting spring device for example a helical spring, can of course also be used.
  • the shoulder 32 does not necessarily have to be an integral part of the carrier part 2. In this area it can be advantageous to work with wear rings which are matched to the material of the anchor section 22 or which can be exchanged as wear parts.
  • the contact sections of the clamping claws with which the adjusting screw interacts can also be formed by other components.
  • they can be an integral part of the claw section itself or of the clamping claw.
  • wear rings In the area of the centering fit between component 4 and carrier part 2, it can also be advantageous to work with wear rings.
  • Such a wear ring preferably sits on the carrier part 2 and forms the radial and the cylindrical or conical fit surface, which is also described in detail in DE 38 07 140 AI.
  • the invention thus creates a coupling for releasable, rotationally and axially fixed fixing of components, in particular tool components, to corresponding carrier parts, such as, for example, to a basic tool holder.
  • a receptacle for a conical or cylindrical centering extension of the component is provided on the carrier part.
  • the clamping device has three clamp-like clamping claws that are spaced apart from one another, each of which is arranged lying in an axial plane of the coupling are.
  • the clamping claws are supported with an anchor section on a shoulder in the receptacle and can be pivoted into a recessed inner recess with a radially outwardly projecting clamp section.
  • the set screw is screwed into one of the clamping claws so that it lies evenly against the contact sections of the other two clamping claws with its radially inner printhead.

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Abstract

Beschrieben wird eine Erfindung, die eine Kupplung zur lösbaren dreh- und axialfesten Fixierung von Bauteilen, insbesondere von Werkzeugkomponenten, an entsprechenden Trägerteilen, wie z.B. an einer Werkzeug-Grundaufnahme, schafft. Dabei ist am Trägerteil eine Aufnahme für einen konischen oder zylindrischen Zentrierfortsatz des Bauteils vorgesehen. Von der Außenseite des Bauteils ist mittels einer Stellschraube eine Spanneinrichtung betätigbar, um die beiden Teile über eine Stützringflächenpaarung gegeneinander zu pressen. Zur Bereitstellung einer leichten Bedienbarkeit, eines günstigen Kraftflusses zwischen den Teilen und einer Kompatibilität mit bereits vorliegenden Kupplungssystemen mit zentral angeordneter Zugstange weist die Spanneinrichtung drei im Umfangsabstand zueinander stehende klammerartige Spannklauen auf, die jeweils i. W. in einer Axialebene der Kupplung liegend angeordnet sind. Die Spannklauen stützen sich mit einem Ankerabschnitt an einer Schulter in der Aufnahme ab und sind mit einem radial nach außen vorstehenden Klammerabschnitt in eine hinterdrehte Innenausnehmung schwenkbar. Hierzu wird die Stellschraube in eine der Spannklauen geschraubt, so daß sie sich mit ihrem radial innenliegenden Druckkopf gleichmäßig gegen Kontaktabschnitte der beiden anderen Spannklauen anlegt.

Description

Kupplung zur lösbaren Fixierung von Bauteilen an entsprechenden Trägerteilen
Die Erfindung betrif ft eine Kupplung zur lösbaren dreh- und axialfesten Fixierung von Bauteilen, insbeson¬ dere von Werkzeugkomponenten, an hierfür vorgesehenen Trägerteilen, wie z . B . an einem Werkzeugträger oder einer Werkzeug-Grundaufnahme, gemäß dem Oberbegriff des Patent¬ anspruchs 1.
Insbesondere im Hinblick darauf , daß moderne Ferti ¬ gungsanlagen zunehmend mit automatischen Werkzeugwechsel¬ systemen ausgestattet werden, ist das Bedürfnis nach modu- lar aufgebauten Werkzeugsystemen immer größ er geworden. Bei derartigen Systemen kommt z.B. ein mit hoher Präzision gefertigter Spannschaft einer Werkzeugaufnahme zum Ein¬ satz, an den ein System verschiedener Werkzeuge ange¬ koppelt werden kann. An ein darauf abgestimmtes Kupplungssystem werden hohe Anforderungen hinsichtlich des Kraftflusses, der Rundlauf- und der Positionierungsge¬ nauigkeit gestellt.
Es sind bereits verschiedene Versuche unternommen worden, ein universell einsetzbares Kupplungssystem zu schaffen, das die oben aufgezeigten Kriterien erfüllt. So ist beispielsweise vorgeschlagen worden, im Bereich der Kupplung eine selbstzentrierende Hirth-Verzahnung einzu¬ setzen, die zusammen mit einer Spannzange für die form¬ schlüssige Verbindung der Teile sorgen sollte. Diese Art von Kupplung ist jedoch auf die Trennstelle zu einer Werkzeug-Grundaufnahme beschränkt geblieben.
Gemäß einem weiteren Lösungsvorschlag erfolgt die Kupplung über eine zentrische --Gewindeverbindung. Diese Kupplung erschwert den Einsatz von automatischen Werkzeug¬ wechselsystemen, da zum Lösen der Kupplung ein frontaler Zugriff zu den Teilen erforderlich ist, um die Verbindung schnell lösen zu können.
Eine sehr leistungsfähige Kupplung für den Bereich der Schnittstelle zwischen Werkzeugmaschine und Werkzeug¬ systemmodul ist in der DE 38 07 140 AI beschrieben. Hier¬ bei kommen Spannelemente in Form von sich über die Schnittstelle erstreckenden Spannklauen zum Einsatz, die unter Abstützung in einer Aufnahme der Maschinenspindel mit einem radial nach außen vorspringenden Klauenabschnitt in eine Ausnehmung eines Zentrierfortsatzes des anzu¬ kuppelnden Teils schwenkbar sind, wodurch eine axiale Anpreßkraft erzeugt wird. Hierbei ergibt sich eine homo- gene Kraf verteilung über den Umfang, wobei er von en Spannelementen beanspruchte Bauraum klein bleibt. Aller¬ dings benötigt diese Art von Kupplung eine zentrisch in der Maschinenspindel aufgenommene Zugstange, die an ihrem der Schnittstelle zugewandten Ende einen Betätigungskonus für die Spannklauen aufweist. Als Kupplung für Bestand¬ teile eines modular aufgebauten Werkzeugsystems eignet sich diese Kupplung deshalb nur bedingt.
Es ist zwar bereits versucht worden, Kupplungssysteme mit zentraler Spannstange und Keilgetriebe auch an Trenn¬ stellen zwischen einem Werkzeugträger und einem stehenden Werkzeug,beispielsweise einem Drehstahl, einzusetzen. Hierzu mußte allerdings ein gesondertes und raumgrei endes Getriebe vorgesehen werden, um die Spannstange , die sich senkrecht zur Trennstelle erstreckt, von außen in Axial¬ richtung zu betätigen. Abgesehen davon, daß durch dieses Getriebe verhältnismäßig hohe Reibungsverluste entstehen, ist ein weiterer Nachteil darin zu sehen, daß eine modulare Hintereinanderschaltung mehrerer Werkzeugkom¬ ponenten bei einheitlicher Betätigung der Spannstange nicht ermöglicht ist.
Aus der DE 37 15 659 AI ist eine Kupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, bei der die Spanneinrichtung eine pendelnd im Trägerteil achsmittig gelagerte Zugstange aufweist, die sich in eine koaxiale Ausnehmung des anzukuppelnden Bauteils erstreckt und dort einen Konusabschnitt ausbildet. Über diesen Konusabschnitt ist die Zugstange mittels einer sich am anzukuppelnden Bauteil abstützenden Stelleinrichtung unter Zug setzbar.
Diese Kupplung zeichnet sich durch eine leichte Be¬ dienbarkeit, gute Kraftübertragung, hohe Rundlaufgenauig- keit und große Flexibilität hinsichtlich der zu kuppelnden Teile aus. Sie ist allerdings mit einer Kupplung, wie sie in der DE 38 07 140 AI beschrieben ist , nur bedingt kompatibel.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die so aufgebaut ist, daß unter Beibehaltung oben angegebener Vorteile die Schnittstelle im Bereich des anzukuppelnden Bauteils so gestaltet werden kann, daß eine direkte Verbindung zum Kupplungssystem gemäß DE 38 07 140 AI herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Erfindungsgemäß wird eine Kupplung geschaffen, die für einen optimalen Kraftfluß zwischen den zu kuppelnden Tei¬ len sorgt. Weil die Spannklauen nur relativ wenig Bauraum in Anspruch nehmen, kann der Flächenkontakt im Bereich der Stützringflächenpaarung sehr groß gehalten werden. Es ist auch nach wie vor dafür gesorgt, daß temperaturbedingte Schwierigkeiten beim Wechseln des Bauteils vom Grundkon¬ zept her ausgeschlossen sind, da das ggfs. kältere Bauteil mit einem Fortsatz in die Aufnahme des Trägerteils ein¬ greift. Die von außen zugängliche Stelleinrichtung ist äußerst einfach ausgebildet und erleichtert den Einsatz automatischer Werkzeugwechselsysteme. Von besonderem Vor¬ teil ist dabei, daß sich die auftretenden Zerspanungs¬ kräfte am Werkzeug nicht negativ auf die Lösbarkeit der Verbindung auswirken. Der zwischen den Spannklauen ver¬ bleibende Raum kann in vorteilhafter Weise zur Unter¬ bringung einer Dreh-Mitnehmereinrichtung herangezogen werden. Im Bereich des anzukuppelnden Bauteils ist ledig¬ lich ein radialer Durchbruch für den Zugang zur Stell¬ schraube und eine hinterschnittene Innenausnehmung, vor- zugsweise in Form einer Hinterdrehung, erforderlich. Diese Innenausnehmung kann so gestaltet werden, daß die Spann¬ klauen des mit einer zentralen Zugstange arbeitenden Kupplungssystems gemäß DE 38 07 140 AI unmittelbar ein¬ greifen können, wodurch sich ein einheitliches Kupplungskonzept für beliebige Bauteil-Systeme, insbeson¬ dere Werkzeugsysteme ergibt.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche .
Mit der Weiterbildung gemäß Unteranspruch 3 ergibt sich eine einfache Justierung der Kontaktabschnitte.
Die Wahl der Kontaktflächenpaarung zwischen Aήkerab- schnitt und Stütznut gemäß Unteranspruch 10 eröffnet die Möglichkeit, die axiale Zugkraft möglichst querkraf tfrei zu übertragen, und zwar selbst dann, wenn eine toleranzbe¬ dingte Exzentrizität der Kontaktflächen zwischen Spann¬ klauen und Bauteil vorliegen sollte.
Eine besonders raumsparende Anordnung ergibt sich mit dem Merkmalen des Patentanspruchs 13, da dem Führungskör¬ per eine Doppelfunktion übertragen wird.
Nachstehend wird die Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig.l einen schematischen Axialschnitt der Kupplung;
Fig.2 eine Einzelheit der Kupplung zur Verdeutlichung des Bewegungsablaufs der' Spannklauen;
Fig.3 eine perspektivische Ansicht der Kupplung gem. Fig.1; Fig. eine schematische Stirnansicht der Kupplung;und
Fig.5 eine Explosionsansicht der in der Aufnahme festgelegten Kupplungskomponenten.
In Fig.l ist mit dem Bezugszeichen 2 ein Trägerteil und mit dem Bezugszeichen 4 ein daran anzukuppelndes Bau¬ teil bezeichnet. Das Bauteil kann beispielsweise ein stehendes oder drehendes Werkzeug sein, oder eine Schaft¬ verlängerung für ein modular aufgebautes Werkzeugsyεtem. Das Trägerteil 2 kann z.B. eine Werkzeug- Grundaufnahme, ein Werkzeug-Revolver oder ein anderes Trägerteil eines Werkzeug- oder Werkzeug-Handhabungssystems sein. Das Trä¬ gerteil 2 kann schließlich auch Bestandteil anderer Hand- habungseinrichtungen sein.
Die Kupplung der beiden Teile 2 und 4 erfolgt über eine Schnittstellen-Passung in Form eines Zentrierkonus 6 und einer Stützring-Flächenpaarung 8. Zu diesem Zweck hat das Bauteil 4 einen Zentrierfortsatz 10, der in eine entsprechend gestaltete Aufnahme 12 des Trägerteils 2 eingreift. Auch auf Seiten des Bauteils 4 ist eine Innen- ausnehmung 14 vorgesehen, die nachfolgend näher beschrie¬ ben werden soll.
Über die Schnitt- bzw. Trennstelle der beiden Bauteile hinweg erstrecken sich drei, um jeweils 120 Grad winkel¬ versetzt angeordnete Spannklauen 16, 18 und 20, die je¬ weils in einer Axialebene liegend angeordnet und in dieser Ebene verschwenkbar sind. Jede Spannklaue hat i.W. drei Abschnitte: einen Ankerabschnitt 22, einen Mittelabschnitt 24 und einen Klauenabschnitt 26. Der Ankerabschnitt 22 stützt sich mit einer balligen Kontaktfläche 28 an einer Flanke 32 einer Schulter 30 der Aufnahme 12 ab. Der sich an die Schulter 30 anschließende Raum 34 ist groß genug bemessen, damit sich die betreffenden Spannklaue in ausreichendem Maß in radialer Richtung verschwenken kann.
Der Klauenabschnitt 26 ist gegenüber dem Mittelab¬ schnitt 24 verdickt ausgebildet und er steht mit einer Keilfläche 36 radial nach außen vom Mittelabschnitt 24 vor. Mit dieser Keilfläche ist der Klauenabschnitt 26 in eine hinterschnittene bzw. hinterdrehte Innenausnehmung 38 schwenkbar, bis sich die Keilfläche satt und mit zunehmen¬ der Kontaktkraft gegen eine Übergangsflache 40 anlegt. Die dabei auftretenden Normalkräfte zwischen den Kontakt¬ flächen haben eine erhebliche Komponente in axialer Richtung, wodurch die Spannklauen unter Zug gesetzt und die beiden Teile 2 und 4 gegeneinander gepreßt werden. Im Bereich des Ankerabschnitts liegt vorzugsweise ein Linien¬ kontakt zur Flanke 32 vor, so daß sich eine* möglichst geringe Biegebeanspruchung der Spannklauen ergibt.
Die Spannklauen werden ständig so vorgespannt, daß die Klauenabschnitte 26 in radialer Richtung nach innen ge¬ drückt sind. Hierzu dient eine axial wirkende Federein¬ richtung in Form eines Tellerfederpakets 42, das sich einerseits an radial nach innen vorstehenden Endabschnit¬ ten 44 und andererseits an einem aufnahmefesten Teil ab¬ stützt. Dieses aufnahmefeste Teil ist bei der gezeigten Ausführungsform von einer Druckplatte 46 eines Führungs¬ teils 48 -Fig.5- gebildet, das mittels einer zentralen Schraube 50 am Trägerteil 2 festgelegt ist. Das Füh¬ rungsteil 48 hat drei Führungskörper 52, die in einer Axial-Passungsnut der Aufnahme 12 aufgenommen und über eine Radialschulter 54 axial in Lage gehalten sind. Mit 56 sind Führungs-Gleitflachen für die jeweiligen Spannklauen bezeichnet. Man erkennt aus der Darstellung gemäß Fig. 2, daß die radial innenliegenden Flächen der Klauenabschnitte 26 derart gestaltet sind, daß die Spannklauen unter Einwir¬ kung des Federpakets weit genug nach innen schwenken kön¬ nen, um die Keilfläche 36 an eine Stelle zu verlegen, die sich radial innerhalb des Randpunktes 57 der Übergangs¬ fläche befindet. In dieser Stellung der Spannklauen ist die Kupplung gelöst.
Um die zu kuppelnden Teile gegeneinander zu pressen sind folgende Maßnahmen getroffen: Eine der Spannklauen- beim Ausführungsbeispiel die Spannklaue 16 weist eine im wesentlichen radial verlaufende Durchgangsgewindebohrung 58 auf, die eine Stellschraube 60 aufnimmt. Wenn die beiden Teile in der richtigen Drehlage zusammengefügt sind, kommt mit der Gewindebohrung 58 ein Radiadurchbruch 62 in Fluchtung, durch den ein Werkzeug zur Betätigung der Stellschraube einführbar ist.
Die Stellschraube 60 hat an ihrem radial inneren Ende eine Kegelfläche 64, die mit Kegelstupfflächen 66 und 68 von Madenschrauben 70 und 72 zusammenwirkt, was im ein¬ zelnen in Fig.4 gezeigt ist, in.der die Spannklauen nach außen verschwenkt sind. Wenn die Stellschraube 60 nach innen gedreht wird, werden sämtliche Spannklauen gegen die Kraft des Tellerfederpakets 42 gleichmäßig nach außen geschwenkt und mit den Keilflächen 36 gegen die Übergangs¬ flächen gepreßt. Zum Lösen der Kupplung wird die Stell¬ schraube 60 nach außen gedreht, wodurch sich die Klauenab¬ schnitte 26 unter Einwirkung der Rückstellkraft der Feder¬ einrichtung 42 einander nähern. Die Spannklauen werden dabei entlang der Führungsflächen 56 geführt, so daß ein Verkanten der Kupplungselemente vermieden wird. Weil die mit der Stellschraube 60 zusammenwirkenden Kontaktabschnitte im Bereich der beiden anderen Spann¬ klauen von einstellbaren Schrauben gebildet sind, kann eine Feinjustierung der Kegelstumpfflächen 66 und 68 vor¬ genommen werden.
Die Führungskörper 52 erfüllen in vorteilhafter" Weise eine zusätzliche Funktion. Sie wirken -als Mitnehmerein¬ richtung und Drehlage-Positioniereinrichtung, indem sie mit ihren der Schnittstelle zugewandten Endabschnitten in stirnseitige Ausnehmungen 74 -Fig.l- des Zentrierfort¬ satzes 10 mit Passung eingreifen. Die Kupplung eignet sich somit auch für Bauteile, die eine definierte Drehlageposi- tionierung zum Trägerteil einhalten müssen.
1
Die Kontaktflächen zwischen den Schrauben 60, 70 und 72 sind vorzugsweise gehärtet ausgeführt, um die Lebens¬ dauer anzuheben. Mit 76 ist eine weitere ringnutartige Ausnehmung im Bereich des Zentrierfortsatzes 10 bezeich¬ net, die ebenfalls eine konische Übergangsfläche 78 auf¬ weist, die sich radial innerhalb des zylindrischen oder konischen Zentrierfortsatzes 10 befindet. Die Neigung der Übergangsfläche 78 ist an die Gestaltung einer nicht näher gezeigten Keilfläche eines Klauenabschnitts angepaßt, der einer Spannklaue angehört, die im aufnahmeseitigen Bereich in gleicher Weise wie die vorstehend beschriebene Spann¬ klaue ausgebildet ist, die jedoch in axialer Richtung über den Klauenabschnitt hinaus verlängert ist, um im .Bereich der Innenausnehmung 38 die Gewindebohrung 58 für die Stellschraube 60 und die Kontaktabschnitte im radial innenliegenden Bereich auszubilden.
Es ist ersichtlich, daß es mit dieser Variante gelingt, die zwischen dem Klauenabschnitt und der Übergangsfläche 78 wirkenden Kontaktkräfte und damit auch die Anpress- kräfte der beiden Bauteile im wesentlichen entsprechend dem Hebelarmverhältnis A:B - siehe Fig. 1 - anzuheben. Die Lager der Übergangsfläche 78 radial innerhalb des Zen¬ trierfortsatzes 10 hat darüber hinaus den Vorteil, daß durch die Einwirkung der nach außen gespannten Spannklauen gleichzeitig eine radiale Aufweitung des Zentrierfort¬ satzes 10 erfolgt, wodurch toleranzbedingte Konusabwei¬ chungen kompensiert werden können. Es ist auf diese Weise möglich, die Flächenpaarung im Bereich des Zentrierkonus so zu wählen, daß beim kraftlosen Ansetzen des Bauteils 4 am Trägerteil 2 zunächst nur ein Tragen im größeren Durchmesserbereich des Zentrierfortsatzes erfolgt. Durch die von den Spannklauen ausgeübten radial nach außen ge¬ richteten Kraftkomponenten legt sich schließlich bei fest¬ gezogener Spanneinrichtung die gesamte Konusfläche des Zentrierfortsatzes 10 gegen die Innenausnehmung im Träger¬ teil 2 an. Ein ähnlicher Effekt tritt auf, wenn anstatt eines Zentrierkonus ein Zentrierzylinder vorgesehen wird, der dann über die Spannklauen unter Aufweitung radial von innen gegen die zylindrische Innenausnehmung im Trägerteil 2 gepreßt werden kann.
Die in den Fig. 1 bis 5 gezeigte Ausführungsform, bei der das oben angesprochene Kraftübersetzungsverhältnis den Wert 1 hat, hat allerdings den Vorteil, daß die Stellein¬ richtung in den Klauenabschnitt integriert wird, wodurch sich eine einfachere Gestaltung der Spannklauen und eine axial verkürzte Bauweise ergeben.
Selbstverständlich sind Abweichungen vom gezeigten Ausführungsbeispiel möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. • So ist es beispielsweise nicht unbedingt erforderlich, daß die Stellschraube 60 exakt radial nach innen verläuft. Durch geeignete Neigung der Stellschraubenachse in einer Axialebene zur Mittelachse X
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der Kupplung kann zusätzlich Einfluß auf die Kraftum¬ setzung zwischen Stellschraube und Kontaktabschnitten genommen werden.
Anstelle des Tellerfederpakets 42 kann selbstverständ¬ lich auch jede andere axial wirkende Federeinrichtung, beispielsweise eine Schraubenfeder, Verwendung finden.
Die Schulter 32 muß auch nicht notwendigerweise inte¬ graler Bestandteil des Trägerteils 2 sein. Es kann von Vorteil sein, in diesen Bereich mit Verschleißringen zu arbeiten, die auf das Material des Ankerabschnitts 22 abgestimmt bzw. als Verschleißteile auswechselbar .gestal¬ tet sind.
" Schließlich können auch die Kontaktabschnitte der Spannklauen, mit denen die Stellschraube zusammenwirkt, von anderen Komponenten gebildet sein. Sie können bei¬ spielsweise integraler Bestandteil des Klauenabschnitts selbst bzw. der Spannklaue sein.
Auch im Bereich der Zentrierpassung zwischen Bauteil 4 und Trägerteil 2 kann es von Vorteil sein, mit Verschlei߬ ringen zu arbeiten. Ein derartiger Verschleißring sitzt bevorzugterweise am Trägerteil 2 und bildet die Radial- und die zylindrische oder konische Passungsfläche aus, was im einzelnen auch in der DE 38 07 140 AI beschrieben ist.
Die Erfindung schafft somit eine Kupplung zur lösbaren dreh- und axialfesten Fixierung von Bauteilen, insbeson¬ dere von Werkzeugkomponenten, an entsprechenden Trägertei¬ len, wie z.B. an einer Werkzeug-Grundaufnahme. Dabei ist am Trägerteil eine Aufnahme für einen konischen oder zylindrischen Zentrierfortsatz des Bauteils vorgesehen. Von der Außenseite des Bauteils ist mittels einer Stell- schraube eine Spanneinrichtung betätigbar, um die beiden Teile über eine Stützringflächenpaarung gegeneinander zu pressen. Zur Bereitstellung einer leichten Bedienbarkeit , eines günstigen Kraftflusses zwischen den Teilen und einer Kompatibilität mit bereits vorliegenden Kupplungssystemen mit zentral angeordneter Zugstange weist die Spannein¬ richtung drei im U fangsabstand zueinander stehende klam¬ merartige Spannklauen auf, die jeweils i.W. in einer Axialebene der Kupplung liegend angeordnet sind. Die Spannklauen stützen sich mit einem Ankerabschnitt an einer Schulter in der Aufnahme ab und sind mit einem radial nach außen vorstehenden Klammerabschnitt in eine hinterdrehte Innenausnehmung schwenkbar. Hierzu wird die Stellschraube in eine der Spannklauen geschraubt, so daß sie sich mit ihrem radial innenliegenden Druckkopf gleichmäßig gegen Kontaktabschnitte der beiden anderen Spannklauen anlegt.

Claims

Patentansprüche
1. Kupplung zur lösbaren dreh- und axialfesten Fixie¬ rung von Bauteilen, insbesondere von Werkzeugkomponenten an hierfür vorgesehenen Trägerteilen, mit einer am Träger¬ teil vorgesehenen Aufnahme für einen Zentrierfortsatz des anzukuppelnden Bauteils und einer von der Außenseite des Bauteils mittels einer Stelleinrichtung betätigbaren Spanneinrichtung, mit der die zu kuppelnden Teile über eine Stützringflächenpaarung gegeneinander preßbar sind, wobei die Stelleinrichtung von einer in einer Axialebene des Zentrierfortsatzes liegenden Stellschraube gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung drei im Umf angsabstand zueinander stehende klammerartige Spann¬ klauen (16,18,20) aufweist, die jeweils im wesentlichen in einer Axialebene des Zentrierfortsatzes (10) liegend angeordnet sind, sich mit einem Ankerabschnitt (22) an einer Schulter (30,32) in der Aufnahme abstützen und mit einem radial nach außen vorstehenden Klauenabschnitt (26) in eine hinterschnittene Innenausnehmung (38; 76) des Bauteils (4) schwenkbar sind, indem die Stellschraube (60) in eine der Spannklauen (16) geschraubt und mit ihrem radial innenliegenden Druckkopf (64) gleichmäßig gegen Kontaktabschnitte (66,68) der beiden anderen Spannklauen (18,20) gedrückt wird.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellschraube (60) in einer Durchgangsgewinde¬ bohrung (58) des Klauenabschnitts (26) aufgenommen ist.
3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Kontaktabschnitte der Spannklauen (18,20) von Kopfabschnitten (66,68) von in die Spannklauen (18,20) geschraubten Madenschrauben (70,72) gebildet sind.
4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfabschnitte von Kegelstumpfflächen (66,68) gebildet sind, die mit einer Kegelmantelfläche (64) der Stellschraube (60 ) in Anlagekontakt bringbar sind.
5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Aufnahme (12) eine Federein¬ richtung (42) vorgesehen ist, mit der die Klauenabschnitte (26) radial nach innen vorgespannt sind.
6. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung von einem Tellerfederpaket (42) gebildet ist, das sich einerseits über eine Druckscheibe (46) am Trägerteil (2) und andererseits an radial nach innen vorstehenden Endabschnitten (44) der Ankerabschnitte ( 22) abstützt.
7. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die- Ankerabschnitte (22) in eine ring¬ förmige Stütznut (30,32) der Aufnahme ( 12) eingreifen.
8. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die hinterschnittene Innenausnehmung (38; 76) im Bauteil (4) von einer umlaufenden . Freidrehung mit einer konischen Übergangsfläche (40; 78) gebildet ist.
9. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Klauenabschnitte (26) im gekuppelten Zustand der Teile flächig gegen die Übergangsfläche (40; 78) an¬ legen.
10. Kupplung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ankerabschnitte (22) im ge¬ kuppelten Zustand der Teile mit Linienkontakt an einer Flanke (32) der Stütznut (30,32) anlegen.
11. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Spannklauen (16,18,20) Führungskörper (52) angeordnet sind, über die die Spannklauen seitlich geführt sind.
12. Kupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungskörper (52) in einer Axialnut der Aufnah¬ me ( 12) eingepaßt sind und sich mit einer Radialschulter (54) in axialer Richtung an der Aufnahme abstützen.
13. Kupplung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zumindest einer der Führungskörper (52) als Drehmitnehmer für das anzukuppelnde Bauteil (4) dient.
14. Kupplung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der' Stirnfläche des Zentrierfortsatzes (10) zumindest eine Ausnehmung (70) für den Passungseingriff mit dem Führungskörper (52) vorgesehen ist.
15. Kupplung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungskörper (52 ) mit einer gemeinsamen Trägerplatte (46) verbunden sind, die mittels einer zentrisch angeordneten Schraube (50 ) im Grund der Aufnahme (12 ) verankert ist und die Druckscheibe für die Federeinrichtung ( 42) bildet.
16. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil Bestandteil einer Werkzeug- Grundaufnahme ist.
17. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil eine Werkzeug¬ schaft-Verlängerung ist, die an ihrem einen, dem Werkzeug zugewandten Ende, die Aufnahme und an ihrem anderen Ende einen Zentrierf ortsatz für eine Angrenzende Kupplung aus¬ bildet.
18. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil Bestandteil von einem Werkzeugträger, wie z. B. einem Drehrevolver gebil¬ det ist.
19. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil Bestandteil einer sich drehenden Maschinenspindel ist.
20. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das anzukuppelnde Bauteil von einem drehenden oder stehenden Werkzeug gebildet ist.
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