WO2015104226A1 - Verbindungsvorrichtung - Google Patents

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WO2015104226A1
WO2015104226A1 PCT/EP2015/050014 EP2015050014W WO2015104226A1 WO 2015104226 A1 WO2015104226 A1 WO 2015104226A1 EP 2015050014 W EP2015050014 W EP 2015050014W WO 2015104226 A1 WO2015104226 A1 WO 2015104226A1
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WO
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axis
clamping
recess
bolt
clamping element
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/050014
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Inventor
Jochen NILL
Original Assignee
Walter Ag
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Publication date
Application filed by Walter Ag filed Critical Walter Ag
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    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
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    • B23B27/16—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with exchangeable cutting bits or cutting inserts, e.g. able to be clamped
    • B23B27/1662—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with exchangeable cutting bits or cutting inserts, e.g. able to be clamped with plate-like cutting inserts clamped against the walls of the recess in the shank by a clamping member acting upon the wall of a hole in the cutting insert
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23C5/00—Milling-cutters
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    • B23C5/22—Securing arrangements for bits or teeth or cutting inserts
    • B23C5/2204—Securing arrangements for bits or teeth or cutting inserts with cutting inserts clamped against the walls of the recess in the cutter body by a clamping member acting upon the wall of a hole in the insert
    • B23C5/2208—Securing arrangements for bits or teeth or cutting inserts with cutting inserts clamped against the walls of the recess in the cutter body by a clamping member acting upon the wall of a hole in the insert for plate-like cutting inserts 
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    • B23C5/2226—Securing arrangements for bits or teeth or cutting inserts with cutting inserts clamped against the walls of the recess in the cutter body by a clamping member acting upon the wall of a hole in the insert for plate-like cutting inserts fitted on an intermediate carrier, e.g. shank fixed in the cutter body
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Definitions

  • the present invention relates to a device for connecting at least two parts and a consisting of at least two parts tool with a corresponding device for connecting the at least two parts, wherein a first part a receptacle with a support surface for the second part and the second part a Has contact surface which rests in the mounted state on the support surface.
  • one of the two parts is, for example, a base body rotatable about an axis, to the periphery of which another part, such as a cassette, is attached, which in turn carries machining elements, such as inserts the connection of the two parts (in this case the base body and the cassette) is / are exposed to high loads during operation.
  • a tool is a disc-shaped crankshaft milling cutter having a plurality of cartridges arranged in recesses along the circumference of a disc-shaped base body, to which cutting inserts for milling are attached.
  • tools that consist of at least two parts or more parts, which are each firmly connected to each other, wherein the parts to be joined together can also be arranged along a common axis of rotation.
  • Other tools such as turning tools, which may also consist of two or more parts, while not intended for rotational movement, may also be exposed to high stresses during operation which may require secure connection of the tool parts.
  • the present invention relates to connecting devices for tools intended for machining metal workpieces, such as drills, milling cutters, turning tools, but also tools for non-machining, such as grinding and polishing tools for metal workpieces.
  • one part has at least one support or abutment surface and the other part has corresponding abutment surfaces which define the desired position of the parts relative to one another when the corresponding surfaces rest firmly against one another.
  • clamping elements are generally provided, such as clamping screws, clamping wedges and the like.
  • Object of the present invention is therefore to provide a corresponding tool or a device for connecting second parts, which allows a connection and detachment of the two parts, in particular two tool parts, in a very faster, easier, yet precise manner.
  • the "bolt” may have a substantially arbitrary configuration, as long as it has only one shaft, which can be received in the slot, and a head that can not pass through the slot in operation, but with its underside next to the slot on the clamping surface rests.
  • the bolt may have a thread or a second bolt head provided on the opposite end of the bolt from the first-mentioned bolt head which engages the helically-extending rake face.
  • the bearing surface and the sliding surface each consist of one or more surfaces or surface sections which are rotationally symmetrical with respect to the axis.
  • bearing surface and sliding surface except for required recesses and slots, cylinder or conical surfaces may be.
  • the profile of the underside of the bolt and the profile of the clamping surface can be adapted to one another and in this way center the relevant parts in one direction relative to one another.
  • the support surface or a plurality of mutually angled portions of the support surface or stop surface may be configured so that the two parts are precisely aligned relative to each other by the force exerted by the bolt bottom on the clamping element and the relevant part.
  • a further, axially extending slot is provided which connects the circumferentially extending slot with an outer side of the clamping element, wherein the bolt shaft upon insertion of the clamping element in the recess through the axial slot can be inserted through in the circumferential slot.
  • the recess having part may still have an additional hole or a slot which (r) connects the recess with the contact surface.
  • the clamping element is inserted into the recess, wherein the bolt shaft passes through the axially extending slot or a corresponding recess of the clamping element until the bolt head lies in the inner recess and the bolt shaft is aligned with the circumferentially extending slot of the clamping element.
  • the clamping element is rotated about its axis or the axis of the bearing surface 3, wherein the underside of the bolt head slides onto the clamping surface.
  • a radial opening can be provided in the clamping element (as well as in the clamping element receiving, to exciting tool part) through which the bolt head can pass and which is connected at one end of the radial slot with this.
  • the rotationally symmetrical (or the axis defining) sections of bearing surface and outer sliding surface each extend over at least 180 °, preferably over at least 270 ° in each case.
  • a correspondingly large angular range makes it possible for the tensioning path, which distributes the clearance present in the entire connecting device, which has to be bridged by a corresponding tensioning path, to a relatively large angle of rotation of the tensioning element, resulting in a corresponding gear ratio for rotating the tensioning element applied force leads in a correspondingly large clamping force.
  • the distance of the clamping surface from the outer sliding surface, starting from the connection of the axial slot to the circumferential slot in a direction of rotation increases continuously.
  • the clamping surface should extend over a circumferential angle of at least 60 °, preferably over a circumferential angle of more than 180 ° and in particular over a circumferential angle of at least 270 °.
  • the profile of the clamping surface is adapted to the profile of the bolt head or the profile of the underside of the bolt head.
  • a profile can essentially be trapezoidal.
  • the trapezoidal shape allows a correspondingly large-scale investment of the clamping surface on the underside of the bolt head.
  • the underside of the bolt head could equally well be spherical, with the bolt bottom and clamping surface preferably having shapes and configurations that provide at least line contact or, more generally, good sliding and power transmission without significant deformation or wear ,
  • an actuating element for rotating the clamping element about its axis or about the axis of the sliding surface is expediently provided on the clamping element.
  • the Clamping element may, for example, have the shape of a flat cylinder, wherein the inner recess is at least partially open towards a front side of the cylinder, which is particularly necessary if the bolt can not be introduced from the center of the inner recess ago, but laterally through corresponding openings or a corresponding slot is to be introduced into the clamping element.
  • the inner recess can and should, however, also be partially or largely or completely closed towards an end face of the cylinder, which improves the stability of the tensioning element.
  • the open to one side recess may for example be bridged by individual webs to give the entire clamping element more stability.
  • the inner recess instead of the end face or transversely to the plane defined by the spiral shape of the clamping surface, the inner recess, preferably in the vicinity of the initial portion of the clamping surface (7), a radial passage opening to the bearing surface (5) for passing the bolt head (13).
  • FIG. 1 shows a section of a disc-shaped main body of a milling cutter with one-sided recesses for cassettes in a side view
  • FIG. 2 shows the above-mentioned detail of a disk-shaped milling cutter with inserted cassettes in a side view
  • FIG. 3 shows a detail enlargement from FIG. 1 with a bolt head received at the end of an inner recess
  • FIG. 4 shows a further detail enlargement of the second part or the cassette 10 with the inserted clamping element from FIG. 3,
  • FIG. 5 shows a sectional view through the second part 10 and the clamping element 4 along the section line V-V in FIG. 4, FIG.
  • FIG. 6 shows another embodiment in which a cutting insert is fastened in its seat with the aid of a device according to the invention
  • Figures 7 a, b another embodiment for fixing a cutting insert with a double headed bolt
  • Figures 1 and 2 in each case in a side view a section of a disc-shaped base body 20, on the periphery of one or more recesses for receiving cassettes 10 are provided, which referred to differentiations of recesses 2 in Kassetten.10 as receptacles 21 here become.
  • the receptacle 21 are limited by a side surface 24 and the lower support surface 22 and the end-side abutment surfaces 23.
  • Figures 1 and 2 also fixed in the lower edge surface of the receptacle 21 and protruding from this bolt with a head 13 and a shaft 1 1.
  • the receptacles 21 are adapted to the shape of cassettes 10 and have in this side view slightly wedge-shaped or trapezoidal converging end faces 23, between which according to Figure 2, a cassette 10 is arranged with slight oversize, so that a radial Pulling the cassette 10 into the receptacle 21 results in a firm abutment of the end faces 23 of the cassette on the corresponding surfaces of the receptacle and thus the position of the cassette in the circumferential direction is precisely defined.
  • the corresponding contact surfaces of the receptacle 21 and the edge surfaces along the outer circumference of the cassette 10 may also have a roof-shaped profile in cross-section to ensure a precise alignment in the axial direction.
  • the force required to pull the cartridge 10 into the receptacle 21 to bring the abutment surface 12 into abutment with the support surface 22 is applied by the tensioner of the present invention.
  • the tensioner of the present invention instead of the two trapezoidal end faces, only one of these sides 23 can be provided for a contact, while the recess at the other end is open or at least the cassette does not come into contact with the second side 23.
  • FIG. 3 and the further enlarged detail according to FIG. 4 show a bolt head 13 which is arranged in an initial section of the inner recess 6 of a tensioning element 4, which in turn is accommodated in a recess 2 of the cassette 10.
  • At least the lower portion of the bearing surface 3 in the representation of FIG. 2 defines a central axis 15 or is rotationally symmetrical with respect to an axis 15 perpendicular to the plane of the paper whose position is marked by a cross.
  • This part of a rotationally symmetrical surface forming portion, and preferably the total rotationally symmetrical inner surface of the recess 2 defines the axis 15 and the axis defining bearing surface 3.
  • Analog also forms a comparatively large portion of the sliding surface 5, starting in the region of the axial slot 17, at least a part of a rotationally symmetric surface with respect to the same axis 15, ie the corresponding
  • the sliding portions of the bearing surface 3 and the sliding surface 5 have substantially the same radius and the same axis 15 and they are in sliding fit against each other, even if a game between these two surfaces in the figures to illustrate the separated parts is greatly exaggerated.
  • the surfaces 3, 5 are completely rotating rotationally symmetrical surfaces, in particular cylindrical surfaces, except for recesses for the passage of the bolt shank 1 1.
  • the sliding surface 5 and the bearing surface 3 may also be conical surfaces (conical surface), which during clamping an additional axial force is exerted on the cassette through which (with appropriate alignment of the cone surface), the cassette is additionally pressed against the side wall 24 ,
  • the inner recess 6 has, starting in the region of the axial slot 17, an approximately spiral-shaped course, i.
  • the distance of the clamping surface 7 from the sliding surface 5 increases in the circumferential direction and starting from the beginning of the clamping surface 7 in the slot 17 to continuously.
  • the distance or radius of the clamping surface 7 from the axis 15 decreases continuously
  • a hexagon socket 18 for attaching a tool is provided in the exposed end face, by means of which the clamping element can be rotated about the axis 15, wherein the underside 14 of the bolt head thirteenth slides along the clamping surface 7. Since the sliding surface 5 is supported on the bearing surface 3 and the bearing surface 3 is again part of the cassette 10, the contact surface 12 of the support surface 22 is opposite and is also supported on this is the sliding on the clamping surface 7 bolt head 13 with a corresponding rotation of the clamping element 4 with respect to the contact surface 12 pulled up, so according to the support surface 22 used on the contact surface 12 or vice versa the cassette 10 with its contact surface 12 on the support surface 22 zoom is pulled into the cassette holder 21.
  • the maximum clamping travel ie the maximum play that can be overcome by the clamping operation between the individual elements of the clamping device, is defined by the variation of the spacing of the clamping surface 7 from the sliding surface 5 or towards the axis 15. It is understood that when the clamping surface 7 has a non-planar, non-parallel to the sliding surface 5 profile, the corresponding clamping path by the variation of the distance of a corresponding defined by the same point of contact with the bolt head line on the clamping surface 7 to the sliding surface fifth is determined.
  • the geometry and also the assembly and mode of operation of the tensioning and connecting device according to the invention can be understood once again on the basis of the sectional view according to FIG.
  • the sectional view of FIG. 5 substantially corresponds to the course of the line VV in FIG. 4.
  • a disc-shaped milling cutter main body 20 on the periphery of which a receptacle 21 which is rectangular in section is formed for receiving a cassette 10.
  • the cassette 10 has in its cross section in both the axial direction and in the radial direction to a certain excess with respect to the receptacle 21.
  • cutting plates or the like may be arranged here.
  • the cassette 10 in turn has a recess 2, which appears rectangular in cross-section of Figure 2 and circular in plan view from the left, ie the recess 2 has the shape of a flat cylindrical cavity, the recess 2 via a further slot-shaped opening 19 also to the opposite side of the cassette is open, and wherein this recess or slit-shaped opening 19 serves, when inserting the cassette 10 into the Fre 21 protruding from the surface 22 portion of the bolt, ie a part of the bolt shank 1 1 and the Take bolt head 13 so that the bolt after the complete insertion of the cassette 10 into the receptacle 21 approximately assumes the position shown in Figures 4 and 5.
  • the bolt head 13 is initially exposed in the recess 2, before subsequently the clamping element 4 is inserted into the recess 2.
  • the clamping element 4 has according to the recess 2 substantially the contour of a flat cylinder, with a radially inwardly extending from the cylinder jacket surface ago slot 8, which may extend in the circumferential direction, for example, about 270 °.
  • the slot 8 is widened to form the already mentioned inner recess 6, wherein the inner recess in cross-section roof-shaped or a trapezoidal shape defining contact surfaces 7 has. Accordingly, the recess 6 has approximately the shape of a rectangle with inclined surfaces, which form the clamping surfaces 7.
  • the bolt head 13 has a bottom 16 whose inclination in profile corresponds exactly to the inclination of the clamping surface 7.
  • the clamping element 4 has on the right in the figure 5 lower side even to the right outside, ie axially extending, slot 17, which serves to receive the bolt head 13 and let it pass when the clamping element is inserted into the recess 2 , This corresponds to the position of the bolt shown in Figure 3 at the end of the inner recess 6 and in alignment with the slot 17 and at the same time in alignment with the slot 19th
  • radial openings could also be provided in the clamping element 4 or the cassette 10 for the passage of the bolt head 13, which is then moved on and across the clamping surface by rotation of the clamping element.
  • the inner recess 6 In order to produce the inner recess 6 easier, it may be expedient if the inner recess along its entire circumferential extent in the axial direction to one side is open, while the inner recess may be bridged at some intermediate positions by remaining wall sections, which also subsequently can be attached. Since the clamping element is suitably guided with its sliding surface 5 in the bearing surface 3, also the portion of the clamping surface 7, which is 6 on the open side of such a recess, sufficient stability and has moreover with the remaining part of the clamping element a fixed Connection over that portion which is not covered by the spiral-shaped inner recess 6.
  • the clamping element 4 by means of a hexagonal wrench, which is inserted into the hex recess 18, are rotated about the axis 15, wherein the bottom 16 of the Bolt head on the clamping surface 7 slides and due to the increase of the sliding surface 7 relative to the surface 22 of the receptacle 21 is a downward clamping force on the clamping surface 7 and the clamping element 4 and the sliding surface 5 on the bearing surface 3 and from there via the cassette Exercise 10 on the support surface 22 so that bearing surface 12 of the cassette and supporting surface 22 are pressed firmly against each other.
  • the bottom of the bolt head could also be equipped with balls or rollers that roll on the clamping surface.
  • the term "sliding" with respect to the movement of the bolt head relative to the clamping surface is therefore interpreted broadly, so that rolling or rolling movements are included.
  • FIG. 6 Another variant of the device according to the invention or its use is shown in FIG.
  • the reference number 40 abstractly represents any cutting tool, such as a turning tool or else a drill or cutter body, which has a seat 48 for a cutting insert 60.
  • a recess 42 is provided in the tool body 40, in which completely analogous to the preceding embodiment, a clamping element 44 is arranged.
  • the recess 42 and the tensioning element 44 may have substantially the same shape and configuration with a bearing surface 43 and a sliding surface 45 sliding thereon upon rotation of the tensioning element 44, as in the preceding embodiments.
  • the pin 49 is not fixed in the second tool part, which is formed in the present case by a cutting insert 60, but extends only through a bore 41 between the recess 42 and the tool seat 48 and further through a central bore 61 of the cutting insert 60 therethrough.
  • the bolt head in the plan view is not circular but rather elliptical with the smaller diameter perpendicular to the paper plane to fit through the bore 61 in the tilted state. If the bolt 49 in the released state has enough axial clearance to allow a tilting of the cutting insert 60 to an alignment of the axis of the bore 61 parallel to the axis of the bore 41, and the diameter of the bore 41 may be adapted to the diameter of the bolt 49 , d. H. the shaft of the bolt in the bore then no longer requires any radial play, as far as the bolt head 53 also passes through the bore 41.
  • the bolt 49 has in addition to the shaft 51 and the head 53 at its other end an angled head 52 which is just dimensioned and designed so that it does not fit through the opening 61 in the orientation of the bolt 49 shown in FIG but firmly abuts in a conical extension of the bore 61, which opens at the surface of the cutting insert 60. Due to the angling of the bolt head 52 with respect to the bolt axis or with respect to a perpendicular to the bolt axis but measured perpendicular to the axis of the bolt diameter diameter of the bolt head 52 may be smaller than the diameter d2 of the bore 61.
  • the axis of the bore 61 can be aligned with the axis of the bolt 49 and the bolt head 52 at the other end of the bolt 49 can then passed through the bore 61 In this orientation, the transverse dimension or diameter di of the bolt head 52 is smaller than the diameter d2 of the bore 61.
  • the bolt head 53 can also be secured in the clamping element 44 in such a way that it can not be lost.
  • FIGS. 7a and 7b show a further embodiment of the invention, in turn, a cutting insert 60 is attached to a cutting insert holder 40 'and positioned and fixed by means of the clamping device according to the invention. Also in this case, a bolt 49 is again provided with two bolt heads 52 and 53, in which case the shank 51 of the bolt 49 is guided in close fitting in a bore 41 'of the cutting insert holder 40'.
  • the outer diameter of the bolt head 52 could be smaller than the diameter of the bore 41 '.
  • Figures 7a, 7b are only of a schematic nature, so that, for example, undercuts in the corners of the seat 48 and other details as well as the relative proportions are not reproduced or not true to nature.
  • the bearing surface and the sliding surface consist of different materials, completely or partially coated or processed and / or certain geometric configurations have (for example Combination of cylindrical surface and wave form (where the wave crests define the axis of rotation)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden zweier Teile eines aus mindestens zwei Teilen bestehenden Werkzeuges, wobei ein erstes Teil (20) eine Aufnahme (21) mit einer Stützfläche (22) für das zweite Teil (10) und das zweite Teil (10) eine Anlagefläche (12) aufweist, welche im montierten Zustand an der Stützfläche (22) anliegt,um ein entsprechendes Werkzeug bzw. eine Vorrichtung zum Verbinden zweiter Teile zu schaffen, welche ein Verbinden und Lösen der beiden Teile, insbesondere zweier Werkzeugteile, in sehr schneller, einfacher und dennoch präziser Weise ermöglicht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dasseines der beiden Teile eine im Abstand zu der Anlage-bzw. Stützfläche (12, 22) angeordnete Aussparung (2) mit einer eine zentrale Achse (15) definierenden Lagerfläche (3) aufweist, wobei die Achse (15) sich in einer Ebene parallel zur der Anlage-bzw. Stützfläche (12,22) erstreckt, und dass ein Spannelement (4) in der Aussparung (3) um deren Achse (15) drehbar aufnehmbar ist, das eine äußeren Gleitfläche (5) aufweist, welche ebenfalls eine Achse definiert, die im betriebsbereiten Zustand der Vorrichtung, in welchem die Gleitfläche auf der Lagerfläche unter Drehung um die Achse gleitend aufliegt, mit der Achse (15) der Aussparung zusammenfällt,wobei das Spannelement seinerseits eine die Achse (15) der Aussparungmindestens teilweiseumfassende Innenaussparung (6) aufweist, die eine die Achse (15) mindestens teilweise umschließende und um die Achse spiralförmig gekrümmte Spannfläche (7) aufweist, deren Abstand zu der äußeren Gleitfläche (5) entlang eines Winkelbereiches um die Achse (15) von mindestens 45° kontinuierlich variiert und die einen parallel zur Umfangsrichtung verlaufenden, radialen Schlitz (8) aufweist, während in der jeweils anderen der Anlage-bzw. Stützfläche (12, 22) ein sich senkrecht zu der Anlage-bzw. Stützfläche erstreckender Bolzen (9) fixiert ist, der einen Bolzenschaft (11) und einen Bolzenkopf (13) aufweist, dessen Durchmesser größer als der der Bolzenschaftes (11) ist und dessen Unter- seite (14) mit der Spannfläche (7) in Eingriff bringbar ist, während der Bolzenschaft (11) sich durch den Schlitz (8) erstreckt, wobei durch Drehen des Spannelementes (4) um die Achse (15) der Lagerfläche (3) der Bolzenkopf (13) an die Spannfläche (7), und dadurchdie Anlagefläche (12) an die Stützfläche (22) gepresst wird.

Description

Verbindungsvorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden mindestens zweier Teile sowie ein aus mindestens zwei Teilen bestehendes Werkzeug mit einer entsprechenden Vorrichtung zum Verbinden der mindestens zwei Teile, wobei ein erstes Teil eine Aufnahme mit einer Stütz- fläche für das zweite Teil und das zweite Teil eine Anlagefläche aufweist, welche im montierten Zustand an der Stützfläche anliegt.
Im Stand der Technik sind zahlreiche Werkzeuge bekannt, die aus mindestens zwei Teilen bestehen, wobei eines der Teile das andere aufnimmt bzw. trägt und die beiden Teile im montierten Zustand mit entsprechenden Flächen aneinander anliegen. Welches der beiden Teile das andere trägt oder aufnimmt, ergibt sich dabei im Allgemeinen aus der konkreten Ausgestaltung oder der relativen Größe beider Teile, ist aber letztlich nicht von Bedeutung, da die Bezeichnung erstes und zweites Teil unabhängig von Größe und Form austauschbar ist und es nur auf die Art der Verbindung prinzipiell beliebiger Teile ankommt.
Dabei besteht häufig das Problem, die beiden Teile fest und sicher in genau definierter relativer Position miteinander zu verbinden. Dies gilt insbesondere für rotierende Werkzeuge, bei denen eines der beiden Teile beispielsweise ein um eine Achse drehbarer Grundkörper ist, an dessen Peripherie ein weiteres Teil, wie zum Beispiel eine Kassette, befestigt ist, die ihrerseits Bearbeitungselemente, wie zum Beispiel Schneidplatten, trägt, wobei die Verbindung der beiden Teile (hier Grundkörper und Kassette) im Betrieb hohen Belastungen ausgesetzt ist bzw. sein kann.
Ein Beispiel für ein solches Werkzeug ist ein scheibenförmiger Kurbelwellenfräser mit mehreren, in Aussparungen entlang des Umfangs eines scheibenförmigen Grundkörpers angeordneten Kassetten, an denen Schneideinsätze bzw. Schneidplatten zum Fräsen befestigt sind. Daneben gibt es selbstverständlich auch andere Werkzeuge, die aus mindestens zwei Teilen oder auch aus mehr Teilen bestehen, die jeweils fest miteinander zu verbinden sind, wobei die miteinander zu verbindenden Teile auch entlang einer gemeinsamen Rotationsachse angeordnet sein können. Andere Werkzeuge, wie zum Beispiel Werkzeuge zum Drehen, die ebenfalls aus zwei oder mehr Teilen bestehen können, sind zwar nicht für eine rotierende Bewegung vorgesehen, sind aber im Betrieb unter Umständen ebenfalls hohen Belastungen ausgesetzt, die eine sichere Verbindung der Werkzeugteile erfordern. Allgemein bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Verbindungsvorrichtungen für Werkzeuge, die für die Bearbeitung metallischer Werkstücke vorgesehen sind, wie zum Beispiel Bohrer, Fräser, Drehwerkzeuge, aber auch Werkzeuge zum nicht-spanenden Bearbeiten, wie zum Beispiel Schleif- und Polierwerkzeuge für metallische Werkstücke.
Bei der Montage entsprechender Werkzeugteile aneinander kommt es wesentlich auf eine präzise und reproduzierbare Ausrichtung der aneinander montierten Teile an. Üblicherweise weist hierzu das eine Teil mindestens eine Stütz- oder Anschlagfläche und das andere Teil entsprechende Anlageflächen auf, welche die gewünschte Position der Teile zueinander definieren, wenn die entsprechenden Flächen fest aneinander anliegen. Für das feste Aneinanderdrücken entsprechender Flächen sind im Allgemeinen Spannelemente vorgesehen, wie zum Beispiel Spannschrauben, Klemmkeile und dergleichen.
Viele derartige Spannvorrichtungen haben allerdings den Nachteil, dass sie nur aufwändig und umständlich zu montieren sind, was gegebenenfalls relativ viel Zeit erfordert oder mitunter auch zu einem Festspannen der Teile in einer nicht korrekt ausgerichteten Position führen kann. Insbesondere bei Werkzeugen, deren Bearbeitungselemente, wie zum Beispiel Wendeschneidplatten, einem schnellen Verschleiß unterliegen, ist es daher wünschenswert, die entsprechenden Verschleißelemente oder Werkzeugteile, welche die Verschleißelemente tragen, möglichst schnell austauschen zu können und dabei dennoch eine genau definierte Position der beiden Werkzeugteile relativ zueinander zu gewährleisten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein entsprechendes Werkzeug bzw. eine Vorrichtung zum Verbinden zweiter Teile zu schaffen, welche ein Verbinden und Lösen der beiden Teile, insbesondere zweier Werkzeugteile, in sehr schneller, einfacher und dennoch präziser Weise ermöglicht.
Diese Aufgabe wir dadurch gelöst, dass eines der beiden Teile eine im Abstand zu der Anlagebzw. Stützfläche angeordnete Aussparung mit einer eine zentrale Achse definierenden Lagerflä- che aufweist, wobei die Achse sich in einer Ebene parallel zur der Anlage- bzw. Stützfläche erstreckt, und dass ein Spannelement in der Aussparung um deren Achse drehbar aufnehmbar ist, das eine äußere Gleitfläche aufweist, welche ebenfalls eine Achse definiert, die im betriebsbereiten Zustand der Vorrichtung, in welchem die Gleitfläche auf der Lagerfläche unter Drehung um die Achse gleitend aufliegt, mit der Achse der Aussparung zusammenfällt, wobei das Spannele- ment seinerseits eine die Achse der Aussparung mindestens teilweise umfassende Innenaussparung aufweist, die eine die Achse mindestens teilweise umschließende und um die Achse spiralförmig gekrümmte Spannfläche aufweist, deren Abstand zu der äußeren Gleitfläche entlang eines Winkelbereiches um die Achse von mindestens 45° kontinuierlich variiert und die einen paral- lel zur Umfangsrichtung verlaufenden, radialen Schlitz aufweist, während mit dem anderen Teil ein Bolzen in kraftschlüssigen Eingriff bringbar ist, der sich mit einem Bolzenschaft und einem Bolzenkopf aus der Anlage- bzw. Stützfläche des anderen Teiles heraus erstreckt, wobei der Durchmesser des Bolzenkopfes größer als der des Bolzenschaftes ist und die Unterseite des Bolzenkopfes mit der Spannfläche in Eingriff bringbar ist, während der Bolzenschaft sich durch den Schlitz erstreckt, wobei durch Drehen des Spannelementes um die Achse der Lagerfläche der Bolzenkopf auf der Spannfläche gleitet und an diese angepresst wird, und über den Eingriff des Bolzens an dem anderen Teil die Anlagefläche an die Stützfläche gepresst wird. Begriffe wie„senkrecht zu" und„parallel zu" beschreiben jeweils die ideale Ausrichtung entsprechender Elemente, wobei aber für die Funktion der Verbindungsvorrichtung Abweichungen um ± 5 - 10° von dieser idealen Ausrichtung durchaus zulässig sind.
Der „Bolzen" kann eine weitgehend beliebige Ausgestaltung haben, solange er nur einen Schaft hat, der in dem Schlitz aufgenommen werden kann, sowie einen Kopf, der im Betrieb nicht durch den Schlitz hindurchtreten kann, sondern mit seiner Unterseite neben dem Schlitz auf der Spannfläche aufliegt.
Im Prinzip sind ähnliche Vorrichtungen zum Verbinden von Teilen aus dem Möbelbau bekannt, jedoch erfordert das Verbinden von Teilen im Möbelbau bei Weitem nicht die Präzision und Reproduzierbarkeit im Submillimeterbereich, wie sie bei Werkzeugen für die Bearbeitung von metallischen Werkstücken, insbesondere für spanende Werkzeuge, generell gefordert wird. Auch die Belastungen, denen aneinander befestigte Werkzeuge und deren Teile ausgesetzt sind, sowie die geforderte Präzision sind nicht mit den Belastungen beim Zusammenhalten von Möbelteilen und der für Möbel erforderlichen Präzision vergleichbar.
Für den Eingriff an dem anderen Teil kann der Bolzen ein Gewinde oder einen zweiten Bolzenkopf aufweisen, der an dem von dem ersterwähnten Bolzenkopf, welcher mit der spiralförmig verlaufenden Spannfläche in Eingriff tritt, entgegengesetzten Ende des Bolzens vorgesehen ist.
In einer Ausführungsform bestehen die Lagerfläche und die Gleitfläche jeweils aus einem oder mehreren bezüglich der Achse rotationssymmetrischen Flächen bzw. Flächenabschnitten. Insbesondere können Lagerfläche und Gleitfläche, abgesehen von erforderlichen Aussparungen und Schlitzen, Zylinder-oder Kegelmantelflächen sein.
Für das feste Verbinden der beiden Teile ist der Bolzenschaft in der Stütz- oder Anlagefläche eines der Teile fixiert und der Bolzenkopf wird in der Innenaussparung des Spannelementes angeordnet, sodass die Unterseite des Bolzenkopfes an der Spannfläche anliegt bzw. dieser ge- genüberliegt, während die Gleitfläche an der Lagerfläche anliegt und jegliche von dem Bolzenkopf auf die Spannfläche ausgeübte Kraft über die Spannfläche , die Gleitfläche und die Lagerfläche auf die Anlagefläche übertragen wird, die dadurch ihrerseits an die Stützfläche angedrückt bzw. angepresst wird. Dabei gleitet durch Drehung des Spannelementes um die Achse der Aussparung der Bolzenkopf mit seiner Unterseite auf der Spannfläche entlang, deren Abstand zur Gleitfläche und damit auch zur Lagerfläche sich mit fortgesetzter Drehung des Spannelementes vergrößert, wodurch die zwischen den beteiligten Flächen ausgeübte Anpresskraft verstärkt wird und dadurch die Anlagefläche letztlich fest an die Stützfläche angepresst wird. Dabei können das Profil der Bolzenunterseite und das Profil der Spannfläche aneinander ange- passt sein und auf diese Weise die betreffenden Teile in einer Richtung relativ zueinander zentrieren. Außerdem kann auch die Stützfläche bzw. können mehrere zueinander abgewinkelte Abschnitte von Stützfläche oder Anschlagfläche so ausgestaltet sein, dass durch die von der Bolzenunterseite auf das Spannelement und das betreffende Teil ausgeübte Kraft die beiden Teile relativ zueinander präzise ausgerichtet werden.
Zur Vereinfachung der Montage kann weiterhin vorgesehen sein, dass in dem Spannelement ein weiterer, sich axial erstreckender Schlitz vorgesehen ist, der den in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitz mit einer Außenseite des Spannelementes verbindet, wobei der Bolzenschaft beim Einsetzen des Spannelementes in die Aussparung durch den axialen Schlitz hindurch in den in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitz einführbar ist. Auch das die Aussparung aufweisende Teil kann noch eine zusätzliche Bohrung oder auch einen Schlitz aufweisen, welche(r) die Aussparung mit der Anlagefläche verbindet. Zur Montage wird dann der Bolzen mit seinem Schaft in einem der beiden Teile so fixiert, dass er sich aus der Stützfläche bzw. aus der Anlagefläche heraus erstreckt und durch die Bohrung oder den Schlitz des anderen Teils in die in diesem Teil vor- gesehene Aussparung erstreckt. Der Bolzenkopf liegt dann frei in der betreffenden Aussparung. Anschließend wird das Spannelement in die Aussparung eingesetzt, wobei der Bolzenschaft durch den axial verlaufenden Schlitz bzw. eine entsprechende Aussparung des Spannelementes hindurchtritt, bis der Bolzenkopf in der Innenaussparung liegt und der Bolzenschaft mit dem in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitz des Spannelementes ausgerichtet ist. Danach wird das Spannelement um seine Achse bzw. die Achse der Lagerfläche 3 gedreht, wobei die Unterseite des Bolzenkopfes auf die Spannfläche aufgleitet. Durch fortgesetztes Drehen des Spannelementes werden dann die beiden Teile an- und miteinander verspannt, wie dies bereits beschrieben wurde. Anstelle eines axialen Schlitzes kann in dem Spannelement (ebenso wie analog in dem das Spannelement aufnehmenden, zu spannenden Werkzeugteil) eine radiale Öffnung vorgese- hen sein, durch die der Bolzenkopf hindurchtreten kann und die an einem Ende des radialen Schlitzes mit diesem in Verbindung steht. Zweckmäßigerweise erstrecken sich die rotationssymmetrischen (bzw. die Achse definierenden) Abschnitte von Lagerfläche und äußerer Gleitfläche jeweils über mindestens 180°, vorzugsweise über jeweils mindestens 270°. Ein entsprechend großer Winkelbereich ermöglicht es, dass der Spannweg, der das in der gesamten Verbindungsvorrichtung vorhandene Spiel, welches durch einen entsprechenden Spannweg überbrückt werden muss, auf einen relativ großen Drehwinkel des Spannelementes zu verteilen, was zu einer entsprechenden Übersetzung der für das Drehen des Spannelementes aufgewandten Kraft in eine entsprechend große Spannkraft führt.
Dabei nimmt der Abstand der Spannfläche von der äußeren Gleitfläche, ausgehend von der Ver- bindung des axialen Schlitzes zu dem in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitz in einer Drehrichtung kontinuierlich zu. Bevorzugt ist dabei eine kontinuierliche Zunahme des Abstandes zwischen Spannfläche und Gleitfläche von mindestens 0,2 mm pro 180° und höchstens 3 mm pro 180°. Noch bevorzugter ist es, wenn die kontinuierliche Zunahme des Abstandes zwischen Spannfläche und Gleitfläche höchstens 1 mm pro 180° und vorzugsweise höchstens 0,5 mm pro 180° beträgt. Bei aus Werkzeugstahl oder anderen Werkzeugmetallen bestehenden Werkzeugen ist es möglich, die Teile mit einer entsprechenden Präzision herzustellen, so dass ein Spannweg von 0,5 mm ohne Weiteres ausreicht, um einerseits die Spannelemente (vornehmlich den Bolzenkopf und die Spannfläche) miteinander in Eingriff zu bringen und andererseits auch das gegebenenfalls vorhandene Spiel zwischen den beteiligten Elementen durch den maximalen Spannweg von 0,5 mm vollständig zu beseitigen und eine feste Klemmung sicherzustellen.
Die Spannfläche sollte sich dabei über einen Umfangswinkel von mindestens 60°, vorzugsweise über einen Umfangswinkel von mehr als 180° und insbesondere über einen Umfangswinkel von mindestens 270° erstrecken.
Wie bereits erwähnt, ermöglich dies eine maximale Kraftübersetzung bei gegebenem Spannweg.
Zweckmäßigerweise ist das Profil der Spannfläche dem Profil des Bolzenkopfes bzw. dem Profil der Unterseite des Bolzenkopfes angepasst. Insbesondere kann ein solches Profil im Wesentli- chen trapezförmig sein. Die Trapezform erlaubt eine entsprechend großflächige Anlage der Spannfläche an der Unterseite des Bolzenkopfes. Es versteht sich, dass die Unterseite des Bolzenkopfes ebenso gut auch sphärisch sein könnte, wobei Bolzenunterseite und Spannfläche vorzugsweise Formen und Ausgestaltungen haben, die mindestens einen linienförmigen Kontakt, oder allgemeiner gesprochen eine gute Gleitfähigkeit und eine gute Kraftübertragung ohne nen- nenswerte Verformung oder Verschleiß gewährleisten.
Weiterhin ist an dem Spannelement zweckmäßigerweise ein Betätigungselement zum Drehen des Spannelementes um seine Achse bzw. um die Achse der Gleitfläche vorgesehen. Das Spannelement kann beispielsweise die Form eines flachen Zylinders haben, wobei die Innenaussparung zu einer Stirnseite des Zylinders hin mindestens teilweise offen ist, was insbesondere dann erforderlich ist, wenn der Bolzen nicht vom Zentrum der Innenaussparung her eingeführt werden kann oder soll, sondern seitlich durch entsprechende Öffnungen bzw. einen entspre- chenden Schlitz in das Spannelement eingeführt werden soll.
Die Innenaussparung kann und sollte aber zu einer Stirnseite des Zylinders hin auch teilweise bzw. weitgehend oder vollständig geschlossen sein, was die Stabilität des Spannelementes verbessert. Die zu einer Seite hin offene Innenaussparung kann beispielsweise auch durch einzelne Stege überbrückt sein, um dem gesamten Spannelement mehr Stabilität zu verleihen.
Statt zur Stirnseite oder quer zur der durch den spiralförmigen Verlauf der Spannfläche definierten Ebene kann die Innenaussparung, vorzugsweise in der Nähe des Anfangsabschnitts der Spannfläche (7), eine radiale Durchgangsöffnung zur Lagerfläche (5) für das Hindurchführen des Bolzenkopfes (13) aufweisen.
Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn der beim Zusammensetzen der Teile der Bolzenkopf problemlos radial zugeführt werden kann oder wenn der Bolzen zunächst noch nicht an einem der Teile fixiert ist, sondern durch miteinander fluchtende Bohurngen
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen: Figur 1 einen Ausschnitt eines scheibenförmigen Grundkörpers eines Fräsers mit einseitigen Aussparungen für Kassetten in einer Seitenansicht,
Figur 2 den vorgenannten Ausschnitt eines scheibenförmigen Fräsers mit eingesetzten Kassetten in einer Seitenansicht,
Figur 3 eine Ausschnittvergrößerung aus Figur 1 mit einem am Ende einer Innenaussparung auf- genommenen Bolzenkopf,
Figur 4 eine weitere Ausschnittvergrößerung des zweiten Teiles bzw. der Kassette 10 mit dem eingesetzten Spannelement aus Figur 3,
Figur 5 eine Schnittansicht durch das zweite Teil 10 und das Spannelement 4 entlang der Schnittlinie V-V in Figur 4,
Figur 6. eine weitere Ausführungsform, bei welcher mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Schneideinsatz in seinem Sitz befestigt wird, und
Figuren 7 a, b eine weitere Ausführungsform zur Befestigung eines Schneideinsatzes mit einem Doppelkopfbolzen Man erkennt in den Figuren 1 und 2 jeweils in einer Seitenansicht einen Ausschnitt aus einem Scheibenförmigen Grundkörpers 20, an dessen Peripherie eine oder mehrere Aussparungen zur Aufnahme von Kassetten 10 vorgesehen sind, die hier zur Unterscheidungen von Aussparungen 2 in Kassetten.10 als Aufnahmen 21 bezeichnet werden. Die Aufnahme 21 sind begrenzt durch eine Seitenfläche 24 sowie die untere Stützfläche 22 und die stirnseitigen Anschlagflächen 23. Man erkennt in den Figuren 1 und 2 auch einen in der unteren Randfläche der Aufnahme 21 fixierten und aus dieser hervorstehenden Bolzen mit einem Kopf 13 und einem Schaft 1 1 .
Wie man in Figur 3 sieht, sind die Aufnahmen 21 der Form von Kassetten 10 angepasst und weisen in dieser Seitenansicht leicht keilförmig bzw. trapezförmig aufeinander zulaufende Stirnseiten 23 auf, zwischen denen gemäß Figur 2 eine Kassette 10 mit geringfügigem Übermaß angeordnet ist, sodass ein radiales Hineinziehen der Kassette 10 in die Aufnahme 21 zu einer festen Anlage der stirnseitigen Flächen 23 der Kassette an den entsprechenden Flächen der Aufnahme führt und damit die Position der Kassette in Umfangsrichtung exakt definiert ist. Die entsprechenden Anlageflächen der Aufnahme 21 und die Randflächen entlang des Außenumfangs der Kassette 10 können auch im Querschnitt ein dachförmiges Profil haben, um eine präzise Ausrichtung auch in axialer Richtung zu gewährleisten. Die für das Hineinziehen der Kassette 10 in die Aufnahme 21 erforderliche Spannkraft, um die Anlagefläche 12 zur festen Anlage an die Stützfläche 22 zu bringen, wird durch die Spannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebracht. Anstelle der beiden trapezförmigen Stirnseiten kann auch nur eine dieser Seiten 23 für einen Kontakt vorgesehen sein, während die Aussparung am anderen Ende offen ist oder die Kassette jedenfalls nicht in Kontakt mit der zweiten Seite 23 kommt. Durch eine entsprechende Positionierung des Bolzens 1 1 relativ zu einem Schlitz 19 (siehe Figur 5) in der Kassette und relativ zu dem der Stützfläche 22 nächsten Punkt der Lagerfläche erreicht man dann, dass beim Spannen des Spannelementes 4 die Kassette nicht nur gegen die Stützfläche, sondern auch in Anlage an eine Stirnfläche 23 gezogen bzw. gedrückt wird.
Figur 3 und der weiter vergrößerte Ausschnitt gemäß Figur 4 zeigen einen Bolzenkopf 13, der in einem Anfangsabschnitt der Innenaussparung 6 eines Spannelementes 4 angeordnet ist, welches seinerseits in einer Aussparung 2 der Kassette 10 aufgenommen ist. Mindestens der in der Darstellung der Figur 2 untere Abschnitt der Lagerfläche 3 definiert eine zentrale Achse 15 bzw. ist rotationssymmetrisch bezüglich einer Achse 15 senkrecht zur Papierebene, deren Lage durch ein Kreuz markiert ist. Dieser einen Teil einer rotationsymmetrischen Fläche bildende Abschnitt, und vorzugsweise die insgesamt rotationsymmetrische Innenfläche der Aussparung 2 definiert die Achse 15 und die eine Achse definierende Lagerfläche 3. Analog bildet auch ein vergleichbar großer Abschnitt der Gleitfläche 5, beginnend im Bereich des axialen Schlitzes 17, mindestens einen Teil einer rotationssymmetrischen Fläche bezüglich derselben Achse 15, d.h. die entspre- chenden Abschnitte der Lagerfläche 3 und der Gleitfläche 5 haben im Wesentlichen denselben Radius und dieselbe Achse 15 und sie liegen in Gleitpassung aneinander an, auch wenn ein Spiel zwischen diesen beiden Flächen in den Figuren zur Verdeutlichung der getrennten Teile erheblich übertrieben dargestellt ist. Vorzugsweise sind die Flächen 3, 5 vollständig umlaufende rotationsymmetrische Flächen, insbesondere Zylinderflächen, abgesehen von Aussparungen für den Hindurchtritt des Bolzenschaftes 1 1. Sie könnten jedoch auch auf einen Winkelabschnitt zwischen beispielsweise 90° und 270° beschränkt sein, solange eine ausreichende Drehung des Spannelementes 4 in der Aussparung 2 um die Achse 15 möglich bleibt. In einer Ausführungsform können die Gleitfläche 5 und die Lagerfläche 3 auch konische Flächen (Kegelmantelflächen) sein, wodurch beim Festspannen eine zusätzliche axiale Kraft auf die Kassette ausgeübt wird, durch welche (bei entsprechender Ausrichtung der Konusfläche) die Kassette zusätzlich an die Seitenwand 24 angedrückt wird.
Die Innenaussparung 6 hat, beginnend im Bereich des axialen Schlitzes 17, einen in etwa spiralförmigen Verlauf, d.h. der Abstand der Spannfläche 7 von der Gleitfläche 5 nimmt in Umfangs- richtung und ausgehend von dem Beginn der Spannfläche 7 bei dem Schlitz 17 kontinuierlich zu. Analog dazu nimmt der Abstand bzw. Radius der Spannfläche 7 von der Achse 15 kontinuierlich ab Soweit die Spannfläche 7 relativ zur Achse 15 geneigt ist, wie man dies insbesondere im Schnittbild gemäß Figur 5 erkennt, gilt dies jeweils für eine Line auf der Spannfläche, welche in einer Ebene senkrecht zur Achse 15 verläuft.
Allerdings gilt dies nicht mehr, wenn man durch den Eingriff zwischen Bolzenkopf 13 und Spannfläche 7 zusätzlich eine Spannkraft in axialer Richtung erzeugen möchte, um die Kassette 10 auch an die Rückwand der Aufnahme 21 anzudrücken. In diesem Fall müsste nämlich die Spannfläche 7 zusätzlich auch in axialer Richtung variieren, ähnlich dem Verlauf eines Gewindegangs. Die in Umfangsrichtung spiralförmig zur Achse 15 hin ansteigende Linie auf der Spannfläche 7 ist dann allgemeiner jeweils durch denselben Kontaktpunkt mit einem beliebigen, festen Punkt an der Unterseite des Bolzenkopfes 13 zu definieren. Eine Alternative oder Ergänzung zu letzterer Ausgestaltung bietet die bereits beschriebene Variante mit konischen Lager- und Gleitflächen 3 bzw. 5.
Im Zentrum des Spannelementes, welches insgesamt die Kontur eines flachen Zylinders hat, ist in der freiliegenden Stirnseite ein Innensechskant 18 zum Ansetzen eines Werkzeuges vorgese- hen, mit dessen Hilfe das Spannelement um die Achse 15 gedreht werden kann, wobei die Unterseite 14 des Bolzenkopfes 13 auf der Spannfläche 7 entlanggleitet. Da sich die Gleitfläche 5 auf der Lagerfläche 3 abstützt und die Lagerfläche 3 wiederum Teil der Kassette 10 ist, deren Anlagefläche 12 der Stützfläche 22 gegenüberliegt und sich ebenfalls auf dieser abstützt, wird der auf der Spannfläche 7 gleitende Bolzenkopf 13 bei einer entsprechenden Drehung des Spannelementes 4 bezüglich der Anlagefläche 12 nach oben gezogen, sodass entsprechend die Stützfläche 22 an die Anlagefläche 12 herangezogen oder auch umgekehrt die Kassette 10 mit ihrer Anlagefläche 12 an die Stützfläche 22 heran- und in die Kassettenaufnahme 21 hineingezo- gen wird.
Der maximale Spannweg, d.h. das durch den Spannvorgang maximal überwindbare Spiel zwischen den einzelnen Elementen der Spannvorrichtung wird dabei durch die Variation des Ab- standes der Spannfläche 7 von der Gleitfläche 5 bzw. zur Achse 15 hin definiert. Es versteht sich, dass dann, wenn die Spannfläche 7 ein nicht-ebenes, zur Gleitfläche 5 nicht paralleles Profil hat, der entsprechende Spannweg durch die Variation des Abstandes einer entsprechenden durch denselben Kontaktpunkt mit dem Bolzenkopf definierten Linie auf der Spannfläche 7 zu der Gleitfläche 5 bestimmt wird. Anhand des Schnittbildes gemäß Figur 5 lassen sich nochmals die Geometrie und auch die Montage und Funktionsweise der erfindungsgemäßen Spann- und Verbindungsvorrichtung nachvollziehen. Die Schnittansicht der Figur 5 entspricht im Wesentlichen dem Verlauf der Linie V-V in Figur 4. Man erkennt unter anderem einen Teil eines scheibenförmigen Fräsergrundkörpers 20, an dessen Peripherie eine hier im Schnitt rechteckige Aufnahme 21 zur Aufnahme einer Kassette 10 ausgebildet ist. Die Kassette 10 weist in ihrem Querschnitt sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung ein gewisses Übermaß gegenüber der Aufnahme 21 auf. An der Peripherie der Kassette können wiederum hier nicht dargestellte Schneidplatten oder dergleichen angeordnet sein. Die Kassette 10 weist ihrerseits eine Aussparung 2 auf, die im Querschnitt der Figur 2 rechteckig erscheint und in der Draufsicht von links kreisförmig ist, d.h. die Aussparung 2 hat die Form eines flachen zylindrischen Hohlraums, wobei die Aussparung 2 über eine weitere schlitzförmige Öffnung 19 auch zur gegenüberliegenden Seite der Kassette hin offen ist, und wobei diese Aussparung oder schlitzförmige Öffnung 19 dazu dient, beim Einschieben der Kassette 10 in die Auf- nähme 21 den aus der Fläche 22 hervorstehenden Abschnitt des Bolzens, d.h. einen Teil des Bolzenschaftes 1 1 und den Bolzenkopf 13 aufzunehmen, sodass der Bolzen nach dem vollständigen Einsetzen der Kassette 10 in die Aufnahme 21 in etwa die in den Figuren 4 und 5 dargestellte Position einnimmt. Dabei liegt der Bolzenkopf 13 zunächst in der Aussparung 2 frei, bevor anschließend auch das Spannelement 4 in die Aussparung 2 eingesetzt wird. Das Spannelement 4 hat entsprechend der Aussparung 2 im Wesentlichen die Kontur eines flachen Zylinders, mit einem sich von der Zylindermantelfläche her radial nach innen erstreckenden Schlitz 8, der sich in Umfangsrichtung beispielsweise über etwa 270° erstrecken kann. Im Inneren des Spannelementes 4 ist der Schlitz 8 zur Ausbildung der bereits erwähnten Innenaussparung 6 aufgeweitet, wobei die Innenaussparung im Querschnitt dachförmige bzw. eine Trapezform definierende Anlageflächen 7 aufweist. Die Aussparung 6 hat demnach in etwa die Form eines Rechteckes mit darin angesetzten Schrägflächen, welche die Spannflächen 7 bilden. Der Bolzenkopf 13 hat eine Unterseite 16, deren Neigung im Profil genau der Neigung der Spannfläche 7 entspricht. Auch das Spannelement 4 weist auf der in der Figur 5 rechten unteren Seite noch einen zur rechten Außenseite hin, d.h. axial verlaufenden, Schlitz 17 auf, der dazu dient, den Bolzenkopf 13 aufzunehmen bzw. hindurchzulassen, wenn das Spannelement in die Aussparung 2 eingesetzt wird. Dies entspricht der in Figur 3 dargestellten Position des Bolzens am Ende der Innenaussparung 6 und in Flucht mit dem Schlitz 17 und gleichzeitig auch in Flucht mit dem Schlitz 19.
Es versteht sich, dass bei und nach dem Verdrehen des Spannelementes 4 die Schlitze bzw. Öffnungen 17 und 19 nicht mehr miteinander fluchten.
Wie schon erwähnt, könnten anstelle der radialen Schlitze 17 und 19 auch radiale Öffnungen im Spannelement 4 bzw. der Kassette 10 für den Durchtritt des Bolzenkopfes 13 vorgesehen sein, der dann durch Drehen des Spannelementes auf der und über die Spannfläche hinweg bewegt wird.
Um die Innenaussparung 6 einfacher herstellen zu können, kann es zweckmäßig sein, wenn die Innenaussparung entlang ihrer gesamten Umfangserstreckung auch in axialer Richtung zu einer Seite hin offen ist, dabei kann die Innenaussparung aber an einigen Zwischenpositionen auch durch verbleibende Wandabschnitte überbrückt sein, die auch nachträglich angebracht werden können. Da das Spannelement mit seiner Gleitfläche 5 in der Lagerfläche 3 passend geführt ist, hat auch der Abschnitt der Spannfläche 7, welcher auf der offenen Seite einer solchen Ausspa- rung 6 liegt, eine ausreichende Stabilität und hat überdies mit dem übrigen Teil des Spannelementes eine feste Verbindung über denjenigen Abschnitt, der nicht von der spiralförmigen Innenaussparung 6 erfasst ist.
Nachdem die Kassette 10 und das Spannelement 4 in die in Figur 3 und 4 dargestellte Position gebracht worden sind, kann das Spannelement 4 mit Hilfe eines Sechskantschlüssels, der in die Sechskantaussparung 18 eingesetzt wird, um die Achse 15 gedreht werden, wobei die Unterseite 16 des Bolzenkopfes auf der Spannfläche 7 gleitet und aufgrund des Anstieges der Gleitfläche 7 relativ zu der Fläche 22 der Aufnahme 21 eine nach unten gerichtete Spannkraft auf die Spannfläche 7 und über das Spannelement 4 und die Gleitfläche 5 auch auf die Lagerfläche 3 und von dort über die Kassette 10 auf die Stützfläche 22 ausüben, sodass Anlagefläche 12 der Kassette und Stützfläche 22 fest aneinander gepresst werden. Bei größeren und aufwendigen Werkzeugen, könnte die Unterseite des Bolzenkopfes auch mit Kugeln oder Walzen ausgestattet sein, die auf der Spannfläche abrollen. Der Begriff„Gleiten" in Bezug auf die Bewegung des Bolzenkopfes relativ zur Spannfläche ist daher weit auszulegen, so dass auch Abroll- oder Wälzbewegungen davon umfasst sind.
Eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. deren Verwendung ist in Figur 6 dargestellt. In Figur 6 ist mit der Bezugszahl 40 ein beliebiges Schneidwerkzeug, wie zum Beispiel ein Drehstahl oder auch ein Bohrer- oder Fräserkörper abstrakt dargestellt, welcher einen Sitz 48 für einen Schneideinsatz 60 aufweist. Auch hier ist in dem Werkzeugkörper 40 wieder eine Aussparung 42 vorgesehen, in welcher völlig analog zu der vorangehenden Ausführungsform ein Spannelement 44 angeordnet ist. Die Aussparung 42 und das Spannelement 44 können im Wesentlichen die gleiche Form und Ausgestaltung mit einer Lagerfläche 43 und einer darauf unter Drehung des Spannelementes 44 gleitenden Gleitfläche 45 haben wie in den vorangehenden Ausführungsformen. In diesem Fall ist jedoch der Bolzen 49 nicht in dem zweiten Werkzeugteil fixiert, welches im vorliegenden Fall durch einen Schneideinsatz 60 gebildet wird, sondern erstreckt sich lediglich durch eine Bohrung 41 zwischen der Aussparung 42 und dem Werkzeug- sitz 48 und weiter durch eine zentrale Bohrung 61 des Schneideinsatzes 60 hindurch. Es versteht sich, dass der Bolzenkopf in der Draufsicht nicht kreisrund sondern eher elliptisch ist mit dem kleineren Durchmesser senkrecht zur Papierebene, um im verkippten Zustand durch die Bohrung 61 hindurch zu passen. Wenn der Bolzen 49 im gelösten Zustand genügend axiales Spiel hat um eine Verkippung des Schneideinsatzes 60 bis zu einer Ausrichtung der Achse der Bohrung 61 parallel zur Achse der Bohrung 41 zu ermöglichen, kann auch der Durchmesser der Bohrung 41 an den Durchmesser des Bolzens 49 angepasst sein, d. h. der Schaft des Bolzens in der Bohrung benötigt dann keinerlei radiales Spiel mehr, soweit auch der Bolzenkopf 53 durch die Bohrung 41 hindurchpasst.,
Der Bolzen 49 weist neben dem Schaft 51 und dem Kopf 53 auch noch an seinem anderen Ende einen abgewinkelten Kopf 52 auf, der gerade so bemessen und ausgestaltet ist, dass er in der in Figur 6 dargestellten Ausrichtung des Bolzens 49 nicht durch die Öffnung 61 hindurchpasst, sondern fest in einer konischen Erweiterung der Bohrung 61 anliegt, die an der Oberfläche des Schneideinsatzes 60 mündet. Aufgrund der Abwinkelung des Bolzenkopfes 52 bezüglich der Bolzenachse bzw. bezüglich einer Senkrechten zur Bolzenachse kann aber dennoch das senkrecht zu der Achse des Bolzens gemessene Durchmessermaß di des Bolzenkopfes 52 kleiner sein als der Durchmesser d2 der Bohrung 61. Nach dem Lösen des Spannelementes 44, notfalls auch erst nach Austritt oder teilweisem Austritt des Bolzenkopfes 53 aus der entsprechenden radialen Öffnung des Spannelementes, kann daher die Achse der Bohrung 61 mit der Achse des Bolzens 49 ausgerichtet werden und der Bolzenkopf 52 am anderen Ende des Bolzens 49 kann dann durch die Bohrung 61 hindurchgeführt werden, weil in dieser Ausrichtung das Quermaß bzw. Durchmessermaß di des Bolzenkopfes 52 kleiner ist als der Durchmesser d2 der Bohrung 61. Dies ermöglicht es, den Schneideinsatz 60 zu wechseln, ohne den Bolzen 49 mit seinem Bolzenkopf 53 vollständig aus dem Spannelement 44 herauszuziehen. Der Bolzenkopf 53 kann hierzu auch in dem Spannelement 44 so gesichert werden, dass er unverlierbar ist. Das für die Axialbewegung des Bolzens 49 durch das Spannelement 44 insgesamt vorgegebene Spiel muss nur ausreichen, um die Bohrung 61 mit der Achse des Bolzens 49 mehr oder weniger parallel ausrichten zu können, um den Bolzenkopf 52 durch die Bohrung 61 hindurchführen zu können. Die Figuren 7a und 7b zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei wiederum ein Schneideinsatz 60 an einem Schneideinsatzhalter 40' befestigt und mit Hilfe der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung positioniert und fixiert wird. Auch in diesem Fall ist wieder ein Bolzen 49 mit zwei Bolzenköpfen 52 und 53 vorgesehen, wobei in diesem Fall der Schaft 51 des Bolzens 49 in enger Passung in einer Bohrung 41 ' des Schneideinsatzhalters 40' geführt ist. Gleichzeitig ist, wie man in Figur 7b erkennt, die Bohrung 41 ' relativ zu der Bohrung 61 eines Schneideinsatzes bei Anlage des Schneideinsatzes an den seitlichen Stützflächen 23' in Richtung des Eckübergangs zwischen diesen Anlageflächen 23' versetzt, sodass beim Festspannen der Schneideinsatz 60 nicht nur gegen die Stützfläche 22', sondern auch gegen die beiden rechtwinklig zueinander angeordneten Anlageflächen 23' gedrückt wird. Auch bei dieser Ausführungsform könnte der Außendurchmesser des Bolzenkopfes 52 kleiner als der Durchmesser der Bohrung 41 ' sein.
Es versteht sich, dass Figuren 7a, 7b nur schematischer Natur sind, sodass beispielsweise Freistiche in den Ecken des Sitzes 48 und andere Details ebenso wie die relativen Maßverhältnisse nicht bzw. nicht naturgetreu wiedergegeben sind.
Es versteht sich, dass die konkreten Darstellungen in den Figuren im Wesentlichen schematischer Natur sind und aus den konkreten Abmessungen, Formen und Winkeln nicht zwingend auf die tatsächlichen Ausführungsformen geschlossen werden kann, auch wenn eine 1 :1 -Umsetzung der Maße und Formen in den Figuren durchaus möglich wäre.
Unabhängig von den nicht zwingend vorhandenen Details der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können zur Verringerung der Gleitreibung beim Verspannen zweier Werkzeugteile die Lagerfläche und die Gleitfläche aus unterschiedlichen Materialien bestehen, ganz oder teilweise beschichtet oder bearbeitet sein und/oder bestimmte geometrische Ausgestaltungen auf- weisen (zum Beispiels eine Kombination aus zylindrischer Fläche und Wellenform (wobei die Wellenberge die Drehachse definieren). Analoges gilt auch für die Materialien und/oder Oberflä- chenbeschichtung und/oder Bearbeitung der Spannfläche und der Unterseite des Bolzenkopfes. Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, dass sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den abhängigen Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zu- sammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen und die Betonung der Unabhängigkeit der einzelnen Merkmale voneinander wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zum Verbinden zweier Teile eines aus mindestens zwei Teilen bestehenden Werkzeuges, wobei ein erstes Teil (20) eine Aufnahme (21 ) mit einer Stützfläche (22) für das zweite Teil (10) und das zweite Teil (10) eine Anlagefläche (12) aufweist, welche im montierten Zustand an der Stützfläche (22) anliegt,
dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Teile eine im Abstand zu der Anlage- bzw. Stützfläche (12, 22) angeordnete Aussparung (2) mit einer eine zentrale Achse (15) definieren- den Lagerfläche (3) aufweist, wobei die Achse (15) sich in einer Ebene parallel zur der Anlagebzw. Stützfläche (12,22) erstreckt, und dass ein Spannelement (4) in der Aussparung (3) um deren Achse (15) drehbar aufnehmbar ist, das eine äußeren Gleitfläche (5) aufweist, welche ebenfalls eine Achse definiert, die im betriebsbereiten Zustand der Vorrichtung, in welchem die Gleitfläche auf der Lagerfläche unter Drehung um die Achse gleitend aufliegt, mit der Achse (15) der Aussparung zusammenfällt, wobei das Spannelement seinerseits eine die Achse (15) der Aussparung mindestens teilweise umfassende Innenaussparung (6) aufweist, die eine die Achse (15) mindestens teilweise umschließende und um die Achse spiralförmig gekrümmte Spannfläche (7) aufweist, deren Abstand zu der äußeren Gleitfläche (5) entlang eines Winkelbereiches um die Achse (15) von mindestens 45° kontinuierlich variiert und die einen parallel zur Umfangsrichtung verlaufenden, radialen Schlitz (8) aufweist, während mit dem anderen Teil ein Bolzen (9) in kraftschlüssigen Eingriff bringbar ist, der sich mit einem Bolzenschaft (1 1 ) und einem Bolzenkopf (13) aus der Anlage- bzw. Stützfläche (12, 22) des anderen Teiles heraus erstreckt aufweist, wobei der Durchmesser des Bolzenkopfes (13) größer als der der Bolzenschaftes (1 1 ) ist und die Unterseite (14) des Bolzenkopfes mit der Spannfläche (7) in Eingriff bringbar ist, während der Bol- zenschaft (1 1 ) sich durch den Schlitz (8) erstreckt, wobei durch Drehen des Spannelementes (4) um die Achse (15) der Lagerfläche (3) der Bolzenkopf (13) auf der Spannfläche (7) gleitet und an diese angepresst wird, und über den Eingriff des Bolzens an dem anderen Teil die Anlagefläche (12) an die Stützfläche (22) gepresst wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen für den Eingriff an dem anderen Teil ein Gewinde oder einen zweiten Bolzenkopf aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Spannelement ein weiterer sich axial erstreckender Schlitz vorgesehen ist, der den in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitz mit einer Außenseite des Spannelementes verbindet, wobei der Bolzenschaft beim Einsetzen des Spannelementes in die Aussparung durch den axialen Schlitz hindurch in den in Umfangsrichtung verlaufenen Schlitz einführbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerfläche und die Gleitfläche jeweils aus einem oder mehreren rotationssymmetrischen Flächenabschnitten bestehen, die sich insgesamt über mindestens 180°, vorzugsweise über mindestens 270 ° erstrecken.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Spannfläche von der äußeren Gleitfläche, ausgehend von der Verbindung des axialen Schlitzes zu dem in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitz in einer Richtung kontinuierlich zunimmt.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kontinuierliche Zunahme des Abstandes zwischen Spannfläche und Gleitfläche mindestens 0,2 mm pro 180° und höchstens 3 mm pro 180° beträgt.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kontinuierliche Zunahme des Abstandes zwischen Spannfläche und Gleitfläche höchstens 1 mm pro 180°, vorzugsweise höchstens 0,5 mm pro 180° beträgt.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannfläche sich über einen Umfangswinkel von mindestens 60°, vorzugsweise über einen Um- fangswinkel von mehr als 180° und insbesondere über einen Umfangswinkel von mindestens 270° erstreckt.
9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil der Spannfläche trapezförmig, kreisförmig oder elliptisch ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil der Spannfläche dem Profil des Bolzenkopfes angepasst ist.
1 1. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Spannelement ein Betätigungselement zum Drehen des Spannelementes um seine Achse vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement die Form eines vorzugsweise flachen Zylinders hat, wobei die Innenaussparung zu einer Stirnseite des Zylinders hin mindestens teilweise offen ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenaussparung zu einer Stirnseite des Zylinders hin mindestens teilweise geschlossen ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenaussparung, vorzugsweise in der Nähe des Anfangsabschnitts der Spannfläche (7), eine radiale Durchgangsöffnung zur Lagerfläche (5) für das Hindurchführen des Bolzenkopfes (13) aufweist.
15. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der die Spannfläche und die Gleitfläche durchgreifende Schlitz eine axiale Steigung aufweist, um über den Eingriff zwischen Spannbolzen und Gleitfläche bzw. Schlitzwand die Kassette gegen eine von der Aussparung (2) abgewandte Seitenwand (24) der Aufnahme zu drücken.
16. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der die Lagerfläche (5) und die Gleitfläche (3) Kegelmantelflächen mit dem gleichen Kegelwinkel sind, wobei die gedachte Kegelspitze auf der von der Aussparung (2) abgewandten Seite der Kassette liegt, um über den Eingriff zwischen Lagerfläche (5) und Gleitfläche (3) die Kassette gegen eine von der Aussparung (2) abgewandte Seitenwand (24) einer Aufnahme (21 ) zu drücken.
17. Aus mindestens zwei miteinander zu verbindenden Teilen bestehendes Werkzeug, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche
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