DE19920291A1 - Kupplungssystem für den Anschluß maschinenseitiger Versorgungsleitungen für Medien aller Art inkl. elektrischer Leitungen zwichen Werkzeugmaschinen und daran angekoppeltem Werkstückträger - Google Patents
Kupplungssystem für den Anschluß maschinenseitiger Versorgungsleitungen für Medien aller Art inkl. elektrischer Leitungen zwichen Werkzeugmaschinen und daran angekoppeltem WerkstückträgerInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kupplungssystem für den Anschluß maschinenseitiger Versorgungsleitungen für Medien aller Art zwischen Werkzeugmaschinen und daran angekoppeltem Werkstückträger wobei ein automatisches an- und entkuppeln ermöglicht wird.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kupplungssystem für den Anschluß
maschinenseitiger Versorgungsleitungen für Medien aller Art zwischen
Werkzeugmaschinen und daran angekoppeltem Werkstückträger nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
In Werkzeugmaschinen angeordnete Schnellspannzylinder dienen zur raschen und
einfachen Befestigung von Werkstückträgern auf Bearbeitungsmaschinen. Derartige
Schnellspannzylinder können wahlweise in bestimmter Anordnung auf
Werkzeugtischen angeordnet sein, um Werkstückträger aufzunehmen die an deren
den Schnellspannzylindern zugeordneter Seite an entsprechenden Positionen mit
passenden Einzugsnippel versehen sind, um in die Schnellspannzylinder eingeführt
und mit diesen verriegelt zu werden. Solche Schnellspannzylinder sind nach dem
Stand der Technik bekannt. Eine beispielhafte Ausführungsform eines solchen
Schnellspannzylinders geht z. B. geht auf den selben Anmelder zurück, der unter
der Anmeldenummer DE 198 41 928.7 einen derartigen Schnellspannzylinder mit
Ausblas- und Ausspritzeinrichtung angemeldet hat.
Im weiteren sind nach dem Stand der Technik Kupplungselemente zur Ölversorgung
im Hydraulikbereich bekannt. So vertreibt z. B. die Fa. Röhmhild entsprechende
Kupplungen, welche für die Versorgung von Hydrauliköl einsetzbar sind. Bei diesen
Kupplungselementen handelt es sich um Vorrichtungen, welche zum einen große
Abmaße aufweisen und zum anderen wenigstens aus einer von zwei zu
verbindenden Einheiten hervorsteht, so daß sie gegenüber deren Oberfläche
deutlich absteht. Wenn nun ein solches Kupplungselement zur Versorgung von
Hydrauliköl zwischen einer Bearbeitungsmaschine und einer darauf
aufzuspannenden Werkzeugpalette bzw. Werkstückträger eingesetzt wird, so steht
entweder am Bearbeitungstisch der Werkzeugmaschine oder aber an dem darauf
fest zu spannenden Werkstückträger ein Teil dieses Kupplungselementes von der
betreffenden Oberfläche ab. In der Regel wird dieses abstehende Kupplungselement
am Werkstückträger angeordnet, so daß dieses beim Aufsetzten des
Werkstückträgers beim Bearbeitungstisch der Bearbeitungsmaschine an das
zugeordnete Gegenstück ankoppeln kann. Beim Abheben des Werkstückträgers
steht nun dieses Kupplungselement von der Unterseite des Werkstückträgers ab,
und wenn der Werkstückträger an einer Lagerstelle abgelegt wird, liegt diese auf
den vorstehenden Kupplungselementen auf. Da es sich bei den Werkstückträgern
um relativ schwere Vorrichtungen handelt, werden diese Kupplungselemente mit
hohem Belastungen konfrontiert. Dadurch besteht die Gefahr, daß die
Kupplungselemente entweder durch ein Mißgeschick, durch unsachgemäße
Behandlung oder im Laufe der Lebensdauer defekt werden oder zu Bruch gehen.
Da es sich bei diesen Kupplungselementen um sehr kompliziert aufgebaute
Elemente handelt, welche entsprechende Bohrungen mit passenden Gewinden und
Anschlußleitungen mit der Werkstückpalette erfordern kann es vorkommen, daß
durch den Defekt eines solchen Kupplungselementes die entsprechende
Aufnahmebohrung im Werkstückträger dadurch beschädigt wird und die kompliziert
aufgebaute Aufnahmebohrung irreparabel beschädigt wird.
Durch einen solchen Schaden ist der Werkstückträger nicht mehr verwendbar da ein
Nacharbeiten einer solchen Aufnahmebohrung zu Reparaturzwecken nicht möglich
ist.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Kupplungselemente besteht in der Größe der
Elemente. Durch deren große Abmaße können sie nur an bestimmten Stellen im
Werkstückträger angeordnet werden, wodurch die Versorgung des
Werkstückträgers mit notwendigen Medien zur Bearbeitung der Werkstücke recht
schwer zu realisieren ist. Solche Medien sind z. B. Hydrauliköl, Druckluft, Kühlmittel,
Schmiermittel oder z. B. elektrische Kontakte. Durch die Größe der Abmaße der
Kupplungselemente die bisher nach dem Stand der Technik bekannt sind, ist es im
übrigen auch schwer realisierbar, mehrere gleiche oder auch unterschiedliche
Medien zugleich zur Versorgung des Werkstückträgers anzubringen.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein
Kupplungssystem für die Verbindung von Energie- und Signalleitungen für Medien
aller Art inkl. elektrischer Leitungen zwischen Werkzeugmaschinen und daran
angekoppeltem Werkstückträger zu realisieren, wobei das Kupplungssystem so
ausgebildet sein soll, daß es automatisch zu- und auskoppelt, daß selbstschützend
vor Beschädigung gesichert ist, daß auf dem Werkzeugtisch und auch auf der
Grundfläche eines Schnellspannzylinders mehrere Kupplungseinheiten verteilt
angeordnet sein können, wobei den einzelnen Kupplungselementen wahlweise
unterschiedliche voneinander unabhängige Zuführungsbohrungen zugeordnet sind,
durch welche unterschiedliche Medien zur gleichen Zeit zugeführt werden können,
und wobei bei Abnahme des Werkstückträgers von der Bearbeitungsmaschine ein
aufgebauter Betriebsdruck in den Versorgungsleitungen des Werkstückträgers im
wesentlichen gleichbleibend aufrecht erhalten bleibt.
Wichtig bei der vorliegenden Erfindung ist also, daß neben einer Anordnung auf der
Spannfläche des Werkzeugtisches auch auf der Grundfläche wenigstens eines
Schnellspannzylinders verteilt mehrere Kupplungselemente angeordnet werden
können, welche mit entsprechend korrespondierend angeordneten Elemente in
einem darauf aufzuspannenden Werkstückträger nach Aufsetzen des
Werkstückträgers auf den Bearbeitungstisch während des Verspannens automatisch
einkuppeln.
Das Einkuppeln der Kupplungselemente zwischen der Bearbeitungsmaschine und
dem Werkstückträger erfolgt beim anschließenden Verriegeln des Nippels mit dem
Schnellspannzylinder, wobei die Kupplungselemente im Schnellspannzylinder durch
die korrespondierenden Kupplungselemente im Werkstückträger, wie Ventile
geöffnet werden, wodurch eine Versorgung der angeschlossenen Leitungen im
Werkstückträger mit entsprechendem Medium ermöglicht wird. Die Versorgung der
betreffenden Leitungen im Werkstückträger über diese Kupplungselemente kann
sowohl im Leerlauf als auch unter Betriebsdruck erfolgen. Das Kupplungssystem ist
dabei so aufgebaut, daß im wesentlichen keine Leckagen beim Aufspannen des
Werkstückträgers auf den Schnellspannzylinder erfolgen, selbst wenn die
Versorgungsleitungen mit Betriebsdruck beaufschlagt sind.
Beim Abnehmen des Werkstückträgers von der Bearbeitungsmaschine wird zuerst
der Einzugsnippel entriegelt und dabei die Palette bzw. der Werkstückträger leicht
angehoben. Durch diesen Anhebevorgang verschließen sich Ventile der beiden
Kupplungselemente des Kupplungssystems so, daß sowohl das Kupplungselement
im Werkstückträger als auch das Kupplungselement im Schnellspannzylinder die
entsprechenden Leitungen nach außen hin abdichten.
Nach Abnehmen des Werkstückträgers von der Bearbeitungsmaschine kann der
Werkstückträger mit den darauf aufgespannten Werkstücken auf eine andere
Bearbeitungsmaschine aufgespannt werden, welche einen nachfolgenden
Bearbeitungsvorgang für die darauf aufgespannten Werkstücke durchführt. An
dieser Bearbeitungsmaschine ist es selbstverständlich notwendig, daß
korrespondierende Schnellspannzylinder mit entsprechenden Kupplungselementen
angeordnet sind, welche das selbe Kupplungssystem zur Versorgung der
betreffenden Medien beinhaltet. Dadurch kann eine rasche Bearbeitung von
Werkstücken ohne große Leerlauf- und/oder Rüstzeit erfolgen.
Durch die technische Leere der vorliegenden Erfindung ist es nun erstmals möglich,
zusätzliche Bearbeitungseinheiten an der Oberseite eines Werkstückträgers mit
entsprechenden Medien zu versehen. So können z. B. Hydrauliköl für einen
doppelwirkenden Zylinder durch zwei auf der Grundfläche des
Schnellspannzylinders angeordnete Kupplungssysteme mit Hydrauliköl versorgt
werden, wodurch ein spannen und ein entspannen von Werkstücken aufgrund
hydraulischer Betätigung ermöglicht wird.
Ebenfalls ist es möglich, Bohremulsion, Schmiermittel, Druckluft oder auch
Spezialgewindefett durch das entsprechende Kupplungssystem an das zu
bearbeitende Werkstück zuzuführen, wodurch dieses durch entsprechende
Steuerung der Versorgungsleitung mit dem betreffenden Medium versorgt werden
kann. So ist es z. B. auch denkbar, daß ein Hydraulikmotor durch entsprechend
angeordnete und mit Hydrauliköl versorgte Kupplungssysteme betrieben wird.
Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das
Kupplungssystem im wesentlichen selbstsichernd die einzelnen Kupplungselemente
vor Beschädigung durch unsachgemäße Handhabung schützt und dadurch eine
hohe Lebensdauer der Kupplungselemente bewirkt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß für den Fall einer im Grunde nicht zu
erwartenden Beschädigung eines Kupplungselementes nicht wie bisher der
Werkstückträger unbrauchbar wird, indem die betreffende Bohrung durch das
Einwirken der großen Kräfte auf die entsprechenden Befestigungselemente in der
Bohrung diese zerstört, sondern daß bei Defekt oder Bruch durch mechanische
Einwirkung lediglich Teile des betreffenden Kupplungselementes ausgetauscht
werden müssen, oder im schlimmsten Fall das betreffende Kupplungselement als
gesamte Einheit, wobei jedoch die Bohrung für die Aufnahme des betroffenen
Kupplungselementes nicht durch Beschädigung gefährdet ist, da sich es hier um
keine komplizierte Bohrung handelt, sondern lediglich um einfache zylindrische
Bohrungen, welche dementsprechend im Werkstückträger und im
Schnellspannzylinder angebracht sind, um das betreffende Kupplungselement
aufzunehmen.
Wichtig bei dem im Werkstückträger eingearbeiteten Kupplungselement ist, daß
dieses im nicht gespannten Zustand funktionsnotwendig aus der Oberfläche, welche
beim Spannen des Werkstückträger dem Schnellspannzylinder zugeordnet ist,
hervorsteht und die angeschlossenen Leitungen nach außen hin abdichtet. Durch
Auflegen des Werkstückträgers auf eine glatte ebene Fläche kann es nun
vorkommen, daß das Kupplungselement ähnlich wie beim derzeitigen Stand der
Technik auf einer Fläche aufliegt, wodurch das Gewicht des Werkstückträgers auf
das Kupplungselement drückt. Der entscheidende Vorteil der vorliegenden
Erfindung gegenüber dem bisher bekannten Stand der Technik liegt nun darin, daß
durch den entstehenden Druck auf das Kupplungselement dieses gegen eine im
Kupplungselement angeordnete Feder nach innen gedrückt wird, bis das außen
vorstehende Ende des Kupplungselementes plan mit der Unterseite des
Werkstückträgers ist. Somit kann der Werkstückträger auf jede ebene Fläche
abgelegt werden, ohne daß das betreffende Kupplungselement oder auch mehrere
betreffende Kupplungselemente Gefahr laufen beschädigt zu werden. Zur Sicherheit
ist ein noch tieferes Eindrücken dieses Kupplungselementes in den Werkstückträger
gewährleistet.
Der eben beschriebene Federmechanismus besteht im Grunde aus zwei Federn,
welche radial ineinander angeordnet sind. Jede Feder ist einem betreffenden Bauteil
des Kupplungselementes zugeordnet. Das Kupplungselement welches im
Werkstückträger angeordnet ist, besteht aus einem Gehäuse, welches in die oben
beschriebene, einfache zylindrische Bohrung eingefügt und darin befestigt wird. In
diesem Gehäuse sind zwei Federn angeordnet, wobei die äußere Feder einem
Ventilring und die innere Feder einer Dornhülse zugeordnet ist. Sowohl der
Ventilring als auch die Dornhülse können also in das Gehäuse des
Kupplungselementes gegen eine entsprechende Federkraft eingedrückt werden, bis
diese einen betreffenden Anschlag erreichen. Die beiden Federkräfte sind dabei
unterschiedlich ausgeführt, da dies aus funktionellen Gründen notwendig ist. So ist
z. B. die Feder für den Ventilring mit einer deutlich geringeren Federkraft versehen,
als die Feder für die Dornhülse. Zusätzlich steht der Ventilring geringfügig weiter
aus dem Gehäuse hervor als die Dornhülse. Dadurch ergibt sich der Effekt, daß
beim Andocken des Werkstückträgers auf den Werkzeugtisch bzw. den
Schnellspannzylinder der Ventilring früher in das Gehäuse des Kupplungselementes
im Werkstückträger eingedrückt wird als die Dornhülse, deren Federkraft zusätzlich
bedeutend größer ist als die des Ventilringes.
Das entsprechende Gegenstück des Kupplungselementes im Schnellspannzylinder
weist ebenfalls einen Ventildorn auf, der gegen eine Federkraft nach innen gedrückt
werden kann. Diese Feder ist ebenfalls mit einer geringeren Federkraft ausgestattet,
als die Federkraft der Dornhülse im Werkstückträger. Beim Aufeinandersetzen der
beiden Kupplungselemente im Werkstückträger und im Schnellspannzylinder
berühren sich als erstes ein im Ventilring stirnseitig angeordneter O-Ring und das
Gehäuse des im Schnellspannzylinder angeordneten Kupplungselementes. Beim
weiteren annähern des Werkstückträgers gegen den Schnellspannzylinder wird der
O-Ring verformt und die Stirnseite des Ventilringes im Werkstückträger drückt sich
gegen das Gehäuse des Kupplungselementes im Schnellspannzylinder. Dadurch
wird eine Abdichtung des innenliegenden Raumes gegenüber der Außenseite des
Kupplungssystemes erreicht. Nach abdichten des innenliegenden Raumes wird der
Ventilring gegen die Federkraft nach innen in das Gehäuse des
Kupplungselementes im Werkstückträger geschoben. Nach einem bestimmten Weg
in Richtung dieser Bewegung setzt nun die Dornhülse mit der Stirnseite also ihrem
Dorn auf die Stirnseite des Ventildornes auf. Da nun die Federkraft für den
Ventildorn geringer ausgelegt ist als die Federkraft für die Dornhülse drückt die
Dornhülse den Ventildorn in das Kupplungselement im Schnellspannzylinder gegen
dessen Federkraft hinein. Dadurch öffnet sich die konische Abdichtung in der
Innenseite des Kupplungselementes im Schnellspannzylinder und stellt eine
Verbindung zur angeschlossenen Bohrung her, durch welche ein entsprechendes
Medium durchgeführt werden kann. Nach dem Aufsetzen der Dornhülse des
Kupplungselementes im Werkstückträger auf den Ventildorn im
Kupplungselementes des Schnellspannzylinders wird auch der Ventilring weiter in
das Gehäuse im Werkstückträger hineingepreßt und zwar so lange, bis die beiden
Oberflächen des Werkstückträgers und dem Schnellspannzylinders plan
aufeinander aufliegen. Durch das das weitere hineinschieben des Ventilringen in
das Gehäuse des Kupplungselementes im Werkstückträgers wird ein ebenfalls
schräg angefertigter Ventilsitz zwischen dem Ventilring und der Dornhülse geöffnet,
so daß ein Durchgang zur anschließenden Bohrung im Werkstückträger geöffnet
wird.
Um den Durchfluß des Mediums durch die Dornhülse zu ermöglichen ist diese mit
einer Kreuzbohrung versehen, welche mit einer Längsbohrung im Inneren der
Dornhülse verbunden ist, so daß das durchfließende Medium in das Innere des
Ventilringes eindringt und über die Kreuzbohrung in die Längsbohrung der
Dornhülse fließen kann. Die gegenüberliegende Seite der Dornhülse mündet hinter
dem Boden des Gehäuses des Kupplungsteiles für den Werkstückträger, welcher
seinerseits in eine entsprechend angeordnete Bohrung im Werkstückträger mündet.
Das andere Kupplungselement welches im Werkzeugträger oder im
Schnellspannzylinder angeordnet sein kann ist grundsätzlich einfacher aufgebaut
als das Kupplungselement im Werkstückträger. Das Kupplungselement im
Werkzeugträger oder im Schnellspannzylinder besteht aus einem Gehäuse mit
einem Ventildorn, welcher gegen eine Federkraft in das Innere des Gehäuses
gedrückt werden kann. Zur Abdichtung des Ventildornes nach außen hin, ist dieser
mit einer Schrägfläche versehen, in welche ein Einstich eingefügt ist, welcher einen
O-Ring oder eine äquivalente Dichtung wie z. B. eine Lippendichtung oder eine
Flachdichtung zur Abdichtung gegenüber einer im wesentlichen parallel
verlaufenden Schrägfläche in der Innenseite des Gehäuses besitzt. Die beiden
Schrägflächen sind dabei so geformt, daß sie von den Stirnseiten aus gesehen nch
innen hin sich radial ausdehnen. Zur Abdichtung des Gehäuses gegenüber dem
Schnellspannzylinder an der Seite der Zuführungsbohrung für das betreffende
Medium ist das Gehäuse ebenfalls mit einem O-Ring versehen. Dieser wird bei der
Montage des Gehäuses des Kupplungselementes entsprechend dichtend verformt.
Zur Gewährleistung eines entsprechenden Querschnittes in der Versorgungsleitung
in das Kupplungselement hinein, welches im Schnellspannzylinder angeordnet ist ist
der Ventildorn versorgungsseitig mit Längsschlitzen in seiner Mantelfläche
versehen, welche als Durchbruch bis zur Innenbohrung hin ausgebildet sind.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß das Kupplungselement nicht zwingend in axialer
Flucht mit der Versorgungsleitung angeordnet werden muß, um eine entsprechende
Zufuhr des Gewünschten Mediums zu ermöglichen. Ein möglicher Grund für einen
Ersatz der Bohrung für die Zufuhr eine Mediums zur Durchleitung an den
Werkstückträger kann darin bestehen, daß wie in einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung vorgesehen, zwischen dem Kupplungselement im
Schnellspannzylinder und der Innenwand der für die Aufnahme vorgesehenen
Bohrung ein Schlitz vorgesehen ist, welcher mit einem innenseitig im
Schnellspannzylinderdeckel vorgesehenen Einstich verbunden ist, welcher mit
Druckluft beaufschlagt wird, um Verunreinigungen von innen nach außen hin
auszublasen. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, dieses Kupplungselement und
dessen Umgebung von Bohrspähnen und Bohremulsion sowie anderen
Verunreinigungen, die bei der Bearbeitung auf den Bohrtisch fallen können zu
säubern. Ferner kann auch beim Abnehmen des Werkstückträgers mit vorheriger
Beaufschlagung von Druckluft für den entsprechenden Versorgungsstrang bereits
beim Abnehmen des Werkstückträgers Druckluft ausgeblasen werden, welche einen
um so höheren Reinigungseffekt hat, je geringer der Abstand zwischen dem
Werkstückträger und dem Schnellspannzylinder ist. So werden also sowohl das
Kupplungselement im Schnellspannzylinder als auch das Kupplungselement im
Werkstückträger durch die ausströmende Druckluft von etwaigen Verunreinigungen
befreit.
Der selbe Vorgang bzw. der selbe Effekt ergibt sich natürlich auch beim Aufspannen
des Werkstückträgers auf den Tisch. Je näher der Werkstückträger dem
Schnellspannzylinder kommt, desto geringer wird der Querschnitt durch welche die
Druckluft entströmen kann, und desto größer wird die Fließgeschwindigkeit der
Druckluft und damit auch der Reinigungseffekt der durchgeführten Druckluft,
wodurch evtl. am Kupplungselement am Werkstückträger haftende
Verunreinigungen ausgeblasen werden können.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen,
auch durch den Einzugnippel und den Schnellspannzylinder hindurch eine
Verbindung zwischen dem Werkzeugtisch und dem Werkstückträger für die
Durchführung von Medien oder evtl. elektrischen Leitungen zu realisieren. Dazu ist
es ebenfalls vorgesehen, entsprechende Kupplungselemente im Einzugsnippel und
im Schnellspannzylinder anzuordnen, welchen das selbe Funktionsprinzip zugrunde
liegt.
Durch die Realisierung verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung ist es möglich, unterschiedliche Versorgungssysteme für alle möglichen
Medien zu realisieren. So ist es z. B. denkbar mehrere voneinander unabhängige
Hydraulikleitungen in Kombination mit Druckluftleitungen, welche ebenfalls
voneinander unabhängig sein können durch den Schnellspannzylinder an den
Werkstückträger anzuschließen.
Dieser Kombination können Versorgungsleitungen für Schmiermittel, Kühlmittel oder
sonstige für die Bearbeitung notwendige Medien zugeführt werden. Die Kombination
der Zufuhr der einzelnen Medien ist unabhängig voneinander realisierbar, so daß
bei unterschiedlicher Aufgabenstellung wahlweise unterschiedliche Medien durch
das betreffende Kupplungssystem durchgeführt werden können. So ist es z. B.
möglich, einen aufgesetzten Hydraulikmotor durch entsprechende Ansteuerung über
das Kupplungssystem zu betreiben, ebenfalls über eine weitere Hydraulikverbindung
Werkstücke zu spannen bzw. zu lösen, Druckluft zum Ausblasen bei der Fertigung
durchzuleiten oder auch Kühlmittel für den Bearbeitungsvorgang durch den
Werkstückträger hin an die Bearbeitungsstelle zuzuführen. Entsprechende
Anschlüsse für die Abnahme der betreffenden Medien sind an der Oberseite oder an
einer anderen geeigneten Stelle des Werkstückträgers möglich.
Die vorliegende Erfindung wird nun im folgenden anhand mehrerer
Ausführungsformen der beschreibenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch einen Werkzeugträger auf einen
Schnellspannzylinder in nicht verriegelndem Zustand und zwei darin
angeordneten, erfindungsgemäßen Kupplungssystemen, ebenfalls in
Schnittdarstellung;
Fig. 2 die Darstellung nach Fig. 1 in verriegelndem Zustand;
Fig. 3 einen Teilausschnitt aus Fig. 1 im wesentlichen mit der Darstellung
des Kupplungssystemes nach der vorliegenden Erfindung im Schnitt A-A';
Fig. 4 einen Teilausschnitt nach Fig. 2 im wesentlichen mit der Darstellung des
Kupplungssystemes nach der vorliegenden Erfindung im Schnitt A-A';
Fig. 5 ebenfalls einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Kupplungssystem im
Schnitt B-B', nach der Darstellung in Fig. 4;
Fig. 6 eine Schnittdarstellung durch das erfindungsgemäße Kupplungssystem
im Schnitt B, B' nach Fig. 5 im nicht eingebauten, jedoch geöffneten Zustand
Fig. 7 und 8 eine Schnittdarstellung der beiden Kupplungselemente des
erfindungsgemäßen Kupplungssystemes im Schnitt A-A' im geschlossenen
Zustand;
Fig. 9 und 10 eine Schnittdarstellung der beiden Kupplungselemente des
erfindungsgemäßen Kupplungssystemes im Schnitt B-B' in geöffnetem
Zustand;
Fig. 11 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Werkstückträgers mit
eingebautem Nippel und vier eingebauten
Werkzeugträgerkupplungselementen des erfindungsgemäßen
Kupplungssystemes;
Fig. 12 eine Draufsicht auf einen Schnellspannzylinder/
Schnellspannzylinderdeckel mit zentraler Aufnehmung für den Einziehnippel
und vier Schnellspannzylinderkupplungselemente des erfindungsgemäßen
Kupplungssystems sowie acht weiteren Befestigungsschrauben für den
Schnellspannzylinderdeckel;
Fig. 13 eine Schnittdarstellung eines Einziehnippels mit einem darin eingebauten
erfindungsgemäßen Kupplungselement
Fig. 14 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung eines Schnellspannzylinders mit
darin eingebautem, erfindungsgemäßem Kupplungselement.
Fig. 15 und 16 eine Schnittdarstellung eines Kupplungssystemes für
elektrische Verbindungen.
Fig. 1 zeigt eine Darstellung im Schnitt A-A' durch einen Werkstückträger 6 mit
eingebautem Einziehnippel 7, zwei eingebauten, erfindungsgemäßen
Kupplungselementen 2, welche für den Einbau in den Werkstückträger 6
vorgesehen sind, sowie einen unterhalb des Werkstückträgers 6 angeordneten
Schnellspannzylinder, in welchem der Einziehnippel 7 eingeführt ist und zwei im
Deckel 5 des Schnellspannzylinders 4 angeordnete Kupplungselemente 1, die als
Komplementärteile zu den Kupplungselementen 2 im Werkstückträger funktionieren.
Im Schnellspannzylinder 4 ist ein Kolben 50 angeordnet, der für die Verriegelung
des Einziehnippels vorgesehen ist. In der Darstellung in Fig. 1 ist der
Werkstückträger 6 auf den Schnellspannzylinder 4 aufgesetzt, wobei die beiden
Kupplungselemente 2 noch beabstandet zu den komplementären
Kupplungselementen 1 des erfindungsgemäßen Kupplungssystemes angeordnet
sind. Bei Entlasten des Kolbens 50 vom Hydrauliköldruck wird der
Schnellspannzylinder in bekannter Weise durch die Spannfedern 43 gespannt, und
der Werkstückträger wird mit seiner dem Schnellspannzylinder zugeordneten Fläche
gegen diesen gezogen, bis beide plan aufeinander aufliegen. Durch dieses
Zusammenziehen der beiden Einheiten werden die Kupplungselemente 2 und 1 des
erfindungsgemäßen Kupplungssysteme gegeneinander gepreßt. Dabei werden die
aus der Unterseite des Werkstückträgers 6 hervorstehenden Bauteile der
Kupplungselemente 2 auf die Stirnseite des im Deckel des Schnellspannzylinders
angeordneten Kupplungselementes 1 gedrückt. Die erste Berührung zwischen dem
Kupplungselement 2 und dem Kupplungselement 1 erfolgt durch den O-Ring 11,
welcher stirnseitig im Ventilring 10 angeordnet ist, mit dem Gehäuse 24 des
Kupplungsteiles des Werkstückträgers. Dieser O-Ring legt sich dichtend in die
Stirnseite des Gehäuses 24 und bildet somit einen nach außen hin abgedichteten
Raum aus. Beim weiteren Annähern des Werkstückträgers 6 an den
Schnellspannzylinder 4 setzt die Stirnseite des Ventilringes 10 auf der Stirnseite des
komplementären Gehäuses 24 des erfindungsgemäßen Kupplungssystemes auf und
wird beim weiteren Zusammenfügen des Werkstückträgers 6 mit dem
Schnellspannzylinder 4 gegen eine Federkraft der Ventilringfeder 17 in das
Gehäuse 8 des Werkstückträgers 4 gedrückt. Der Verschiebeweg des Ventilringes
10 ist dabei so ausgelegt, daß dieser beim planen Aufliegen noch ausreichend Spiel
für die Feder im Gehäuse 8 aufweist. Sobald der Werkstückträger 6 plan auf dem
Deckel 5 des Schnellspannzylinder 4 aufliegt, ist auch die Stirnseite des
Ventilringes 10 plan mit der Unterseite des Werkstückträgers 6 ausgerichtet.
Während dieses Vorganges des Zusammenfügens des Werkstückträgers 6 mit dem
Schnellspannzylinder 4 wird also der Ventilring 10 axial in das Gehäuse 8 des
Werkstückträgers gegen die Federkraft der Ventilringfeder nach innen geschoben.
Dabei wird eine konische Abdichtung zwischen dem Ventilring 10 und der
Dornhülse 9, welche ihre axiale Position beibehält, geöffnet. Durch diesen
Mechanismus ist eine Ventilfunktion realisiert, welche zwischen der konischen
Innenfläche in der Bohrung des Ventilringes 10 und der entsprechend konisch in
etwa parallel angeordneten Fläche im Außenumfang des Kopfes des Dornhülse 9
mit dem darin angeordneten O-Ring 12 ausgebildet ist.
Die Dornhülse 9 ist ihrerseits ebenfalls federnd axial verschiebbar, wobei die der
Dornhülse zugeordnete Dornhülsenfeder 18 eine wesentlich höhere Federkraft als
die Ventilringfeder 17 aufweist. Beim Zusammenfügen des Werkstückträgers 6 mit
dem Schnellspannzylinder 4 wird also einerseits der Ventilring 10 in das Gehäuse 8
des Werkstückträgers eingedrückt und andererseits die Dornhülse 9 mit ihrer
Stirnseite gegen die Stirnseite des Ventildornes 25 im Kupplungselement 2 des
Schnellspannzylinders gedrückt, wobei der Ventildorn 25 ebenfalls durch eine Feder
28 axial verschiebbar angeordnet ist, und die Federkraft der Feder 28 geringer als
die Federkraft der Dornhülsenfeder 18 ausgelegt ist, so daß die Dornhülse 9
aufgrund des höheren Federdruckes der Dornhülsenfeder 18 den Ventildorn 25
gegen die Federkraft der Feder 28 in das Gehäuse 24 des Kupplungsteiles 1 im
Schnellspannzylinder eingedrückt wird. Durch das Eindrücken des Ventildornes 25
wird eine axiale Schrägfläche, welche mit einem O-Ring 31 versehen ist, von einer
komplementären Schrägfläche in der Innenbohrung des Gehäuses 24 im
Kupplungsteil 1 des Schnellspannzylinders 4 wegbewegt, wodurch sich ebenfalls
eine Ventilfunktion wie bereits beim Kupplungsteil 2 für den Werkstückträger
beschrieben ergibt.
Es wird also beim Verspannen des Werkstückträgers 6 mit dem
Schnellspannzylinder 4 die Dornhülse 9 des Kupplungsteiles 2 vom Werkstückträger
gegen den Ventildorn 25 im Gehäuse des Kupplungsteiles 24 im Deckel des
Schnellspannzylinders gedrückt, wobei die Dornhülse 9 den Ventildorn 25 in das
Gehäuse 24 hineindrückt und die dichtende Ventilfunktion zwischen den
Schrägflächen des Ventildornes 25 und der Innenseite in der Bohrung des
Gehäuses 24 öffnet. Dadurch wird eine leitende Verbindung zwischen
Versorgungsbohrung im Schnellspannzylinder und den abgehenden Bohrung im
Werkstückträger 6 durch das erfindungsgemäße Kupplungssystem hergestellt.
Durch diese Verbindung kann nun wahlweise jedes mögliche Medium
hindurchgeführt werden, so daß an entsprechenden Stellen am Werkstückträger
Anschlüsse an die betreffenden Versorgungsleitungen angeordnet werden können,
welche das benötigte Medium an der Bearbeitungsseite des Werkstückträgers an
dem die Werkstücke angeordnet sind zur Verfügung stehen.
So können z. B. Hydrauliköl zum Spannen und Entspannen von Werkstücken über
die erfindungsgemäßen Kupplungssysteme an der Bearbeitungsseite des
Werkstückträgers zur Verfügung gestellt werden. Ebenfalls können Schmiermittel,
Kühlmittel, Spezialfett oder andere zur Bearbeitung von Werkstücken notwendige
Medien durch das Schnellspannsystem im Schnellspannzylinder hindurch in den
Werkstückträger hinein durchgeleitet werden und an der benötigten Stelle zur
Verfügung gestellt werden.
Die Anordnung des erfindungsgemäßen Kupplungssystemes erfolgt dabei im
wesentlichen über die Oberfläche des Schnellspannzylinders verteilt, wobei diese
Anordnung eine entsprechend komplementäre Anordnung in der komplementären
Kupplungselemente 2 im Werkstückträger erfordert, um die Durchführungen zu
realisieren. Vorteilhafterweise ist die Anordnung der Kupplungsteile im
Schnellspannzylinder zwischen den Befestigungsschrauben für den Deckel 5 des
Schnellspannzylinders am Umfang entlang realisiert. Diese Anordnung ist zwar nicht
zwingend, hat sich jedoch auf Grund der Platzverhältnisse als vorteilhaft
herausgestellt. So können auf geringstem Raum unterschiedliche Medien über
voneinander getrennt versorgte Kupplungssysteme von den betreffenden
Versorgungsleitungen durch den Schnellspannzylinder hindurch in den
Werkstückträger durch einfaches Ankoppeln des Werkstückträger an den
Schnellspannzylinder übertragen werden. Es bedarf also keinerlei zusätzlicher
Schraubverbindungen oder anderer Verbindungen, welche Leitungen für die
benötigten Medien erfordern. Ein einfaches fixieren des Werkstückträgers 6 auf dem
Bearbeitungstisch durch den Schnellspannzylinder 4 stellt beim Spannen des
Werkstückträgers automatisch die Verbindung zwischen den maschinenseitigen
Versorgungsleitungen und den Verteilungsbohrungen im Werkstückträger her an
deren Enden entsprechende Abnahmestellen angeordnet sind.
Diese Abnahmestellen können z. B. Leitungen zur Versorgung eines
Hydraulikmotors, Leitungen für die Zuführung von Bohremulsion an das zu
bearbeitende Werkstück, Schmiermittel oder Spezialfett zum Gewindeschneiden
sowie Versorgungsleitungen wie z. B. doppelwirkende Zylinder zum Spannen von
Werkstücken und dergleichen mehr sein. Die Anwendungsbereiche für die
Versorgung von Medien zur Werkstückbearbeitung erstrecken sich über den
gesamten Bereich nach dem bekannten Stand der Technik. Der Vorteil der
vorliegenden Erfindung liegt darin, die Versorgung der entsprechenden Medien
anhand eines Schnellspannsystemes zu realisieren, welches keinerlei zusätzlich
anzukoppelnde Versorgungsleitungen zwischen den werkstattseitigen
Versorgungseinheiten und der Bearbeitungsseite des Werkstückträgers erfordern.
Die Werkstücke können auf dem Werkstückträger gespannt werden und durch die
dichtend angeordneten Kupplungsteile zwei im Werkstückträger 6 fest gespannt auf
eine Bearbeitungsmaschine aufgespannt werden und von dieser wieder entnommen
werden, und entweder auf eine weitere Bearbeitungsmaschine aufgespannt oder
aber an entsprechend Stellen zwischengelagert werden, ohne daß die
festgespannten Werkstücke neu gespannt werden müssen.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Koordinatensysteme der
Werkzeugmaschinen zueinander abgestimmt sind und so die Werkstücke den
kompletten Bearbeitungsvorgang auf einem Werkstückträger durchlaufen können,
wobei sie von unterschiedlichen Bearbeitungsmaschinen bearbeitet werden. Die
dazu notwendigen Medien werden eben erfindungsgemäß durch das vorliegende
Kupplungssystem zur Verfügung gestellt und stehen sofort nach dem Verspannen
des Werkstückträgers 6 mit dem Schnellspannzylinder 4 zur Verfügung. Dadurch
ergeben sich wesentlich kürzere Stillstands- und/oder Rüstzeiten bei der
Bearbeitung von Werkstücken, wodurch eine bessere Auslastung der
Maschinenzeiten erreicht wird.
In Fig. 2 ist nun ein mit einem Schnellspannzylinder verspannter Werkstückträger 6
dargestellt, welcher in der Mitte einen Einziehnippel 7 aufweist, der in den Kolben
des Schnellspannzylinders eingeführt und vom Schnellspannzylinder 4 verspannt ist.
Links und rechts der Verspanneinheit sind, wie in Fig. 1 dargestellt, zwei
Kupplungssysteme zur Versorgung von benötigten Medien in Durchlaßstellung
dargestellt. Die Durchlaßstellung ergibt aus dem bereits in Fig. 1 ausführlich
erklärten Mechanismus.
Fig. 3 zeigt eine ausschnittweise Darstellung einer Schnittdarstellung durch einen
Schnitt A-A' durch ein erfindungsgemäßes Kupplungssystem, welches mit seinem
Kupplungsteil 1 im Schnellspannzylinder und mit seinem Kupplungsteil 2 im
Werkstückträger angeordnet ist. An das Kupplungsteil 2 im Werkstückträger schließt
eine Kreuzbohrung 40 an, welche das durchgeleitete Medium an die entsprechende
Stelle im Werkzeugträger 6 weiterleitet, an der es zur entsprechenden Verwendung
entnommen wird. Das Kupplungsteil 1 im Deckel 5 des Schnellspannzylinders 4 wird
von seiner Unterseite her durch eine Zuführungsbohrung 41 mit einem
entsprechenden Medium versorgt, welches in der Darstellung nach Fig. 3 bis in
den Innenraum des Kupplungsteiles 1 im Schnellspannzylinder hineinfließen kann.
Dadurch, daß der Werkstückträger 6 noch nicht fest an den Schnellspannzylinder 4
angekoppelt ist, sind die beiden Kupplungselemente des erfindungsgemäßen
Kupplungssystemes noch nicht miteinander verbunden bzw. angekoppelt, so daß
beide Kupplungselemente 1 und 2 für sich geschlossen sind und ein nach innen hin
abgedichtetes System darstellen. Im linken unteren Bereich ist der Kolben 50 des
Schnellspannzylinders dargestellt, in welchem die Spannfeder 43 angeordnet ist. Die
O-Ringe 44 und 46 sind ebenfalls Elemente des Kolbens des
Schnellspannzylinders. Der Einstich 45 dient zur Versorgung von Druckluft, welche
für eine spezielle Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, um
Druckluft durch einen das Kupplungsteil 1 umgebenden Spalt hindurch zu lassen,
um ein Ausblasen aus dem Deckel 5 des Schnellspannzylinders 4 zu ermöglichen.
Im weiteren sind eine Öffnungsbohrung 48 und ein O-Ring 47 im
Schnellspannzylinder angeordnet, welche die dichtende Verbindung zwischen dem
Gehäuse des Schnellspannzylinders 4 und dem Deckel 5 des Schnellspannzylinders
gewährleisten.
In Fig. 4 ist eine entsprechende Darstellung zu Fig. 3 gezeigt, welche den
Werkzeugträger 6 mit dem Schnellspannzylinder 4 verspannt darstellt. Die
Numerierung der einzelnen Elemente entspricht im wesentlichen der Numerierung in
Fig. 3. In dieser Darstellung ist zu erkennen, daß im Gegensatz zur Darstellung in
Fig. 3 das erfindungsgemäße Kupplungssystem geöffnet ist, wobei die dichtenden
Schrägflächen der beiden Kupplungselemente von dem im Ruhezustand durch
Federkraft angepreßten Schrägflächen beabstandet sind.
Fig. 6 zeigt nun ein erfindungsgemäßes Kupplungssystem in zusammengefügtem
Zustand, so daß die Dornhülse 9 den Ventildorn 25 axial gegen die Federkraft der
Feder 28 in das Gehäuse 24 des Kupplungsteiles 1 eindrückt. Dadurch wird die
Stirnseite des Ventildornes 25 angrenzende Schrägfläche mit dem darin
angeordneten O-Ring 31 von korrespondierenden an die Stirnseite des Gehäuses
24 nach innen hin angrenzende Schrägfläche beabstandet. Dadurch ergibt sich ein
ringförmiger Durchflußkanal, dessen Konturen die Schrägflächen des Gehäuses 24
und des Ventildornes 25 darstellen. Der Ventildorn 25 weist eine innenseitige
zylindrische Bohrung auf, in dessen Raum die Feder 28 angeordnet ist, welche dafür
sorgt, daß die oben beschriebenen Schrägflächen gegeneinander gepreßt werden
und dadurch einen dichtenden Ventilsitz ausbilden. Der Ventildorn weist an dem der
Stirnseite gegenüberliegenden Bereich in seiner Mantelfläche Schlitze auf, als
Durchbrüche zur zentralen zylindrischen Bohrung hindurch reichen, so daß eine
Verbindung zwischen der zentralen Bohrung im Ventildorn 25 und dem Innenraum
des Gehäuses 24 gewährleistet ist.
Ein O-Ring 32 dichtet das Gehäuse 24 gegenüber dem Deckel 5 des
Schnellspannzylinders 4 ab, so daß das durchzuführende Medium nicht an dieser
Stoßstelle nicht nach außen dringen kann. In einer speziellen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, seitlich um das Gehäuse 24 herum
zwischen dem Gehäuse und dem Deckel des Schnellspannzylinders einen Schlitz
auszubilden, welche mit einem im Deckel eingearbeitenden Einstich verbunden ist,
durch welchen Druckluft um den Umfang des Deckels verteilt, wodurch an den
betreffenden Stellen Druckluft seitlich an dem Gehäuse ausströmen kann und
eventuell angeordnete Verunreinigungen entfernt.
Weiters ist in der Darstellung nach Fig. 6 eine Befestigungslasche 34 zu erkennen,
in der eine Schraube 36 angeordnet ist, durch welche das Gehäuse 24 mit dem
Deckel 5 des Schnellspannzylinders 4 verschraubt wird.
Im Kupplungsteil 2 ist der Ventilring 10 gegen die Federkraft der Ventilringfeder 17
in das Gehäuse 8 des Kupplungsteiles 1 im Werkstückträger nach innen gedrückt, so
daß die Stirnseite des Ventilringes 10 plan auf der Stirnseite des Gehäuses 24 im
Kupplungsteil im Schnellspannzylinder aufliegt. Die Abdichtung zwischen beiden
Gehäuseteilen nach außen hin erfolgt durch den O-Ring 11, welcher als erster die
Stirnseite des Gehäuses 24 beim Zusammenfügen berührt.
Beim weiteren Zusammenfügen des Werkstückträgers und des
Schnellspannzylinders wird die Dornhülse 9 mit ihrer Stirnseite gegen die Stirnseite
des Ventildornes 25 gedrückt, wodurch sich eine Kraftkomponente von der
Federkraft der Feder 28 gegen die Dornhülsenfeder 18 aufbaut. Da die
Dornhülsenfeder 18 jedoch eine deutlich höhere Federkraft aufweist, als die Feder
28, wird die Dornhülsenfeder 18 nicht zusammengepreßt. Dadurch bleibt die
Dornhülse in ihrer axialen Position unverändert und drückt den Ventildorn 25 gegen
die Federkraft der Feder 28 in das Gehäuse 24 in das Kupplungsteiles für den
Schnellspannzylinder.
Die Dichtfunktion für das Kupplungsteil für den Werkstückträger ist ähnlich wie die
Dichtfunktion im Kupplungsteil 1 für den Schnellspannzylinder. Es sind hier ebenfalls
Schrägflächen ausgebildet, welche einerseits in der Innenbohrung des Ventilringes
10 und andererseits in der Außenkontur der Dornhülse angeordnet sind, wobei die
Schrägfläche der Dornhülse 9 ein O-Ring 12 zur Abdichtung der beiden Flächen
gegeneinander angeordnet ist. Durch das Eindrücken des Ventilringes 10 beim
Zusammenfügen des Werkstückträgers mit dem Schnellspannzylinder werden die
beiden Schrägflächen des Ventilringes 10 und der Dornhülse 9 voneinander
getrennt, so daß ebenfalls ein ringförmiger Kanal wie beim Kupplungsteil 1 entsteht.
Im Anschluß an diesen Kanal ist in der Dornhülse 9 eine durchgängige
Kreuzbohrung angeordnet, welche in einer Axialbohrung 22, die zentral in der
Dornhülse hinter dem Dorn 20 angeordnet ist und an dessen Ende mündet. Nach
dem Öffnen des Durchgangskanals des Ventilsitzes ergibt sich also ein Durchgang,
welcher durch die geöffnete Ringöffnung zwischen den beiden Schrägflächen des
Ventilringes 10 und der Dornhülse 9 beginnend über die Kreuzbohrungen 21 durch
Axialbohrung 22 an dem der Dorn 20 gegenüberliegenden Ende der Dornhülse
mündet. Diese Mündung der Dornhülse erstreckt in einem Raum des Gehäuses 8 im
Werkstückträger, welcher an eine abführende Leitung im eingebauten Zustand
anschließt. Zur Abdichtung des Gehäuses 8 gegenüber dem Werkstückträger ist das
Gehäuse an seiner Bodenseite mit einem O-Ring 14 versehen, welcher nach dem
Einbau des Gehäuses dieses mit dem Werkstückträger dichtend verbindet, so daß
die abführende Leitung im Werkstückträger nach außen hin abgedichtet ist. Das
Gehäuse 8 des Kupplungsteiles für den Werkstückträger weist einen innenseitigen
Gehäusebogen 23 auf, welcher zur Abstützung der beiden Federn 17 und 18 auf der
einen Seite und zur Abstützung des Segerringes 16, welcher zur Fixierung der
Dornhülse 9 dient, angeordnet ist. In der Außenkontur der Dornhülse 9 ist in
Richtung zum Dorn hin ein weiterer Segerring 16 angeordnet, welcher als
Gegenlager für die Dornhülsenfeder 18 dient. Die zweite Feder die Ventilringfeder
17 ist radial größer als die Dornhülsenfeder 18 ausgefertigt, so daß die
Dornhülsenfeder 18 innerhalb der Ventilfeder 17 angeordnet ist. Die
Ventilringfeder 17 schließt mit ihrem anderen Ende an den Ventilring 10 an und
drückt den Ventilring 10 vom Gehäuseboden 23 weg nach außen aus dem Gehäuse
heraus. Mit der in der Innenbohrung angeordneten Schrägfläche gegen die
Schrägfläche der Dornhülse 9, welche über die starre Verbindung mit dem Segerring
15 und dem Gehäuseboden 23 den maximalen Weg des Ventilringes 10 nach außen
hin begrenzt.
Die Abdichtung des Ventilringes 10 gegenüber dem Gehäuse 8 erfolgt durch den O-
Ring 13 und einen Stützring 19, welcher in einem außen umlaufenden Einstich in der
Mantelfläche des Ventilringes 10 angeordnet sind.
Die Dornhülsenfeder 18 ist dazu vorgesehen, daß im Notfall die Dornhülse 9, welche
im Normalfall gegenüber der Oberfläche des Gehäuses 8 hervorsteht, in das
Gehäuse hinein eingeschoben werden kann, ohne daß das Kupplungsteil 2 für den
Werkstückträger Schaden erleidet. Dies kann zum Beispiel dann der Fall sein, wenn
der Werkstückträger auf eine glatte ebene Fläche aufgelegt wird und so nach dem
bisherigen Stand der Technik die gesamte Kraft, welche durch den Werkstückträger
und die daran befestigten Elemente aufgebracht wird aufnehmen müsste. Nach der
vorliegenden Erfindung besteht jedoch der Vorteil, daß durch die Dornhülsenfeder 8
die Dornhülse nun in das Gehäuse 8 hinein eingedrückt werden kann, wobei
weiterhin die Dichtheit gewährleistet bleibt, ohne daß die Dornhülse oder das
gesamte Kupplungsteil 2 für den Werkstückträger Schaden erleidet. Im weiteren
sind noch die Befestigungslasche 33 und die Befestigungsschrauben 35 dargestellt.
In den Fig. 7 und 8 ist eine Schnittdarstellung gezeigt, die durch das
erfindungsgemäße Kupplungssystem im Schnitt A-A' dargestellt. In dieser
Darstellung sind die beiden Kupplungselemente das Kupplungsteil 1 für den
Schnellspannzylinder in Fig. 8 und das Kupplungsteil 2 für den Werkstückträger in
Fig. 7 in entlastetem Zustand dargestellt. In Fig. 7 ist dabei erkennbar, daß der
Ventilring 10 mit seinem stirnseitigen angeordneten O-Ring 11 am weitesten aus
dem Gehäuse 8 des Kupplungsteiles 2 heraussteht. Die Dornhülse 9 mit der
Stirnseite des Dornes 20 liegt innerhalb der Stirnfläche des Ventilringes 10
angeordnet. Dadurch ergibt sich beim Zusammenfügen der beiden Kupplungsteile 1
und 2 gegeneinander als erstes die Berührung des O-Ringes 11 mit der Stirnfläche
des Gehäuses 24 des Kupplungsteiles 1 im Schnellspannzylinder, worauf nach
weiterem Annähern der beiden Kupplungsteile 1 und 2 gegeneinander sich der O-
Ring 11 verformt, bis die beiden Stirnseiten des Ventilringes 10 und des Ventildornes
25 aufeinander aufliegen. Wenn nun die beiden Flächen aufeinander aufliegen und
die beiden Kupplungsteile weiter gegeneinander geführt werden, so wird einerseits
der Ventilring 10 gegen die Federkraft der Ventilringfeder 17 in das Gehäuse 8 des
Kupplungsteils 2 eingedrückt und andererseits drückt die Dornhülse 9 mit der
Stirnseite ihres Dornes 20 gegen die Stirnseite des Ventildornes 25 und gegen die
Federkraft der Feder 28, welche deutlich schwächer ausgebildet ist als die
Federkraft der Dornhülsenfeder 18, die als axiale Feder für die Dornhülse 9 zum
einwärtsbewegen der Dornhülse 9 zum Schutz vor Beschädigung vorgesehen ist. In
den Fig. 9 und 10 sind wiederum die beiden Kupplungsteile 1 und 2 für den
Werkstückträger und den Schnellspannzylinder dargestellt, welche im Schnitt B-B'
gezeigt sind.
In dieser Darstellung sind die beiden Ventile der Kupplungselemente in geöffneter
Darstellung gezeigt. Im wesentlichen entspricht die Darstellung in den Fig. 9 und
10 Darstellung in Fig. 6, wobei zum Unterschied zur Fig. 6 die beiden
Kupplungsteile 1 und 2 in getrennter Darstellung gezeigt sind. Im Unterschied zur
Darstellung in Fig. 6 ist in Darstellung in Fig. 7 jedoch ein zusätzlicher
Ausblasschlitz 37, welcher zwischen den Schrauben 36 und dem Gehäuse 24 des
Kupplungsteiles des Schnellspannzylinder ausgebildet ist. Dieser Ausblasschlitz 37
verläuft ringsum das Gehäuse 24 zwischen dem Gehäuse und dem Deckel des
Schnellspannzylinders sowie auch zwischen dem Gehäuse 24 und den Schrauben
36. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, durch einen unterhalb des Gehäuses 24 im
Deckel des Schnellspannzylinder angeordneten Einstich im Bereich der
Oberfläche des Deckels des Schnellspannzylinders um das Gehäuse 24 herum
auszublasen. Durch diesen Ausblasvorgang können vorhandene Verunreinigungen
entfernt werden.
Die Fig. 11 zeigt eine Unteransicht eines Werkstückträgers 6, welcher in der Mitte
einen Einziehnippel 7 aufweist, um den herum an entsprechenden Positionen
Kupplungsteile 2 für den Werkstückträger angeordnet sind, im äußeren Bereich
dieses Kupplungsteiles 2 ist das Gehäuse 8 erkennbar, in welchem die Schrauben
36 für eine mögliche Form der Befestigung eines solchen Kupplungsteiles
angeordnet sind. Radial innerhalb des Gehäuses 8 ist ein Teil der Stirnfläche des
Ventilringes 10 erkennbar, an welche der O-Ring 11 radial innerhalb anschließt,
welcher in einem Einstich in der Stirnseite des Ventilringes eingelassen ist. An den
O-Ring radial innerhalb anschließend ist der zweite Teil der Stirnfläche, welcher mit
dem ersten Teil die innere und äußere Begrenzung des Einstiches in der Stirnfläche
darstellen, erkennbar. Innerhalb des zweiten radial inneren Einstiches in der
Stirnseite des Ventilringes ist der Dorn 20 der Dornhülse 9 erkennbar, wobei der an
dem Ventilring angrenzende, radiale äußere Bereich des Dornes wie in den
Schnittdarstellungen erkennbar, gewölbt ausgebildet ist, und der innere, zentrale,
radiale Bereich als plane Stirnfläche abschließt.
In Fig. 12 ist das Gegenstück zu Fig. 11 dargestellt, bei dem es sich um die
Ansicht des Schnellspannzylinders 4 handelt, dessen innere, größere
Kreisdarstellung den Deckel 5 des Schnellspannzylinders 4 darstellt. Innerhalb
dieses Deckels sind die Kupplungsteile 1 des Schnellspannzylinders im Deckel
eingelassen dargestellt. Ebenfalls erkennbar im Deckel 5 sind die
Befestigungsschrauben 51 zur Befestigung des Schnellspannzylinderdeckels am
Schnellspannzylinder dargestellt. Zentral in der Mitte des
Schnellspannzylinderdeckels 5 ist die Nippelaufnahme 53 dargestellt, in welche der
Einziehnippel eingeführt und zum Verspannen des Werkstückträgers verspannt wird.
Das Kupplungsteil 1 für den Schnellspannzylinder weist eine ähnlich Kontur auf, wie
das Kupplungsteil 2 für den Werkstückträger. An zwei Seiten des Kupplungsteiles 2
sind Laschen 33 angeordnet, in welche Befestigungsschrauben 35 eingeführt, um
das Kupplungsteil 1 mit dem Deckel das Schnellspannzylinders zu verschrauben.
Zentral in der Mitte des Gehäuses 24 des Kupplungsteiles 1 ist der Ventildorn 25 mit
seinem Kopf 26 erkennbar. Die gesamte Anordnung ist plan mit der Oberfläche des
Deckel 5 des Schnellspannzylinders 4 ausgebildet.
Die Fig. 13 und 14 zeigen eine weitere Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, in welcher ein weiteres mögliches Kupplungssystem eine Durchführung
zwischen dem Schnellspannzylinder und dem Einziehnippel ausbilden. In Fig. 13
ist dabei der Einziehnippel dargestellt, in welchem ein erfindungsgemäßes
Kupplungselement in der Form des Kupplungsteiles 2 eingearbeitet ist. Die
Funktionen dieses Kupplungsteiles 2 sind im wesentlichen die selben wie in den
bisher beschriebenen Ausführungsformen, und die Abgangsbohrung 57 dient zur
Weiterführung des durch das Kupplungsteil 1 im Schnellspannzylinder zugeführten
Mediums. In Fig. 14 ist ein Kupplungsteil 1 dargestellt, welches im Boden des
Schnellspannzylinders 4 angeordnet ist und unterseitig einer Versorgungsbohrung
56 verbunden ist, welcher zur Zuführung eines betreffenden Mediums vorgesehen
ist. Die Funktionsweise dieses Kupplungsteiles 1 ist im wesentlichen entsprechend
mit den bereits beschriebenen Kupplungsteilen 1 aus den vorangehenden
Ausführungsbeispielen. Der wesentliche Vorteil dieser Anordnung eines weiteren
Kupplungssystemes zur Durchführung aller Art von Medien, besteht darin, daß eine
zusätzliche weitere Durchführmöglichkeit in der Form eines Kupplungssystemes
realisiert werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform des Kupplungssystemes ist es vorgesehen, die
bisher beschriebenen Kupplungsteile 1 und 2 dahingehend auszubilden, daß diese
wenigstens zwei elektrische Kontakte aufweisen, welche eine sichere und
zuverlässige Kontaktierung zur Übertragung elektrischer Signale oder Energie
zwischen der Bearbeitungsmaschine und dem darauf aufgespannten
Schnellspannzylinder und dem aufzuspannenden Werkstückträger ermöglicht.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform des Kupplungssystemes ist
es vorgesehen, elektrische und/oder berührungslose Verbindungen zu realisieren.
So werden z. B. induktive oder kapazitive Kontakte eingesetzt, welche im
Kupplungssystem zwischen dem Schnellspannzylinder und dem Werkstückträger
angeordnet werden.
Die Fig. 15 und 16 zeigen eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Kupplungssystemes, welche die Durchführung elektrischer Kontakte zwischen dem
Schnellspannzylinder und dem Werkstückträger ermöglichen. In Fig. 15 ist dabei
das Kupplungsteil 58 für den Werkstückträger dargestellt und in Fig. 16 das
Kupplungsteil 59 für den Schnellspannzylinder. Das Kupplungsteil 58 besteht aus
einem Gehäuse 60, in welchem eine oder mehrere Federn 62 eine elastische
Kontaktierung einer Kontaktplatte zur Aufnahme der elektrischen Kontakte 64
beinhaltet. Die elektrischen Kontakte 64 sind durch eine Führungsplatte 65 geführt
und selbstfedernd mit Federn 66 ausgebildet. Am hinteren Ende der elektrischen
Kontakte 64 sind Leitungen 67 angeordnet, welche durch das Gehäuse hindurch in
den Werkstückträger geführt wird. In der Darstellung in Fig. 16 ist in einem
Gehäuse 61 eine Kontaktplatte 68 angeordnet, welche ebenfalls federnd gelagert
ist. In dieser Kontaktplatte 68 sind Kontakte 69 angeordnet, die zur Aufnahme der
Kontakte 64 aus dem Kupplungsteil 58 dienen. Die von den Kontakten 69
abgehenden Leitungen 70 führen in den Schnellspannzylinder hinein und sind mit
einer entsprechenden Versorgungsleitung verbunden. Äquivalent ist die Anordnung
mit den berührungslosen Kontakten.
1
Kupplungsteil SSPZ (SSPZ =Schnellspannzylinder)
2
Kupplungsteil WSTT (WSTT =Werkstückträger)
3
Kupplungsteil Nippel
4
Schnellspannzylinder
5
Deckel SSPZ
6
Werkstückträger
7
Nippel
8
Gehäuse
9
Dornhülse
10
Ventilring
11
O-Ring
12
O-Ring
13
O-Ring
14
O-Ring
15
Segerring
16
Ring
17
Ventilringfeder
18
Dornhülsenfeder
19
Stützring
20
Dorn
21
Kreuzbohrung
22
Axialbohrung
23
Gehäuseboden
24
Gehäuse
25
Ventildorn
26
Kopf
27
Längsschlitz
28
Feder
29
Ventilbohrung
30
Gehäusebohrung
31
O-Ring
32
O-Ring
33
Befestigungslasche
34
Befestigungslasche
35
Befestigungsschraube
36
Befestigungsschraube
37
Ausblasschlitz
38
39
40
Kreuzbohrung
41
Zuführungsbohrung
42
Kolbenboden.
43
Kolbenfeder
44
Kolben-O-Ring
45
Einstich
46
O-Ring
47
O-Ring
48
Öffnungsbohrung
49
Anschlußbohrung
50
Kolben
51
Befestigungsschraube
52
Zuführungsbohrung
53
Nippelaufnahme
54
Nippel
55
Zylinder
56
Versorgungsbohrung
57
Abgangsbohrung
58
Kupplungsteil WSTT
59
Kupplungsteil SSPZ
60
Gehäuse
61
Gehäuse
62
Federn
63
Kontaktplatte
64
elektrische Kontakte
65
Führungsplatte
66
Feder
67
Leitungen
68
Kontaktplatte
69
Kontakte
70
Leitungen
Claims (30)
1. Kupplungssystem für den Anschluß maschinenseitiger Versorgungsleitungen für
Medien aller Art zur Zuführung dieser Medien in den Bearbeitungsbereich von
Werkzeugmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß maschinenseitig
wenigstens ein Kupplungsteil (1) und werkstückträgerseitig wenigstens ein
Kupplungsteil (2) des Kupplungssystemes angeordnet ist.
2. Kupplungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens
zwei korrespondierende Kupplungsteile (1, 2) des Kupplungssystemes beim
Aufspannen des Werkstückträgers (6) auf die Werkzeugmaschine
zusammengeführt und automatisch zusammengekuppelt werden.
3. Kupplungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle
korrespondierende Kupplungsteile (1, 2) des Kupplungssystemes beim Lösen
des Werkstückträgers (6) von der Werkzeugmaschine automatisch entkuppelt
werden.
4. Kupplungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein maschinenseitiges Kupplungsteil (1) des
Kupplungssystemes in einem Schnellspannzylinder (4) angeordnet ist.
5. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens ein maschinenseitiges Kupplungsteil (1) des
Kupplungssystemes im Deckel (5) wenigstens eines Schnellspannzylinders (4)
angeordnet ist.
6. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens ein maschinenseitiges Kupplungsteil (1) des
Kupplungssystemes im Kolben (50) wenigstens eines Schnellspannzylinders (4)
angeordnet ist.
7. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens ein werkstoffträgerseitiges Kupplungsteil (2)
des Kupplungssystemes in wenigstens einem Nippel (7) eines Werkstückträgers
(4) angeordnet ist.
8. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kupplungsteile (1, 2) federnd ausgebildet sind.
9. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kupplungsteile (1, 2) in nichtbetätigtem Zustand nach
außen hin abdichtend verschlossen sind.
10. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die korrespondierenden Kupplungsteile (1, 2) so
angeordnet sind, daß sie durch den Spannvorgang des Schnellspannzylinders
(4) mit dem Einziehnippel (7) im Werkstückträger (6) zusammengeführt werden,
sich dabei nach außen hin abgedichtet gegeneinander öffnen und eine
durchleitende Verbindung herstellen.
11. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die korrespondierenden Kupplungsteile (1, 2) beim
Anheben des Werkstückträgers (6) nach dem Entspannen des Spannzylinders
(4) sich zuerst nach innen hin abdichtend schließen und erst im Anschluß daran
ihre Abdichtung nach außen hin auftrennen.
12. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Kupplungsteil (1) aus einem Gehäuse (24) mit einer
durchgängigen Öffnung besteht, worin ein Ventildorn (25) federnd angeordnet ist.
13. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Öffnung im Gehäuse (24) des Kupplungsteiles (1) an
die Stirnseite angrenzend eine sich nach innen hin erweiternde Schrägfläche
aufweist.
14. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche 13, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ventildorn (25) am Außenumfang eine sich stirnseitig
hin verjüngende Schrägfläche mit eingearbeitetem O-Ring aufweist.
15. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche 13, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ventildorn (25) auf der Rückseite des Kopfes (26)
eine Bohrung zur Aufnahme der Feder (28) aufweist, welche mittels
Ausnehmungen in der Form von Längsschlitzen (27) in der Mantelfläche des
Ventildornes mit dem Innenraum des Gehäuses (24) verbunden ist.
16. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Kupplungsteil (2) aus einem Gehäuse (8) mit einer
durchgängigen Öffnung besteht, worin ein Ventilring (10) und eine Dornhülse (9)
federnd angeordnet sind.
17. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ventilring (10) radial nach außen hin gegen die
zylindrische Innenseite des Gehäuses gleitend und radial nach innen hin gegen
die Dornhülse (9) mit einer Schrägfläche und einem O-Ring abgedichtet ist.
18. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ventilring (10) in der Bohrung des Gehäuses (8)
geführt und mittels einer Feder (17) federnd angeordnet ist.
19. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ventilring (10) im nichtbetätigten Zustand gegenüber
der Stirnseite des Gehäuses (8) des Kupplungsteiles (2) vorsteht.
20. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Stirnseite des Ventilringes (10) ein O-Ring (11)
angeordnet ist.
21. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Innenbohrung des Ventilringes (10) wenigstens
abschnittsweise eine sich von außen nach innen hin verjüngende Schrägfläche
aufweist, die in nichtbetätigtem Zustand gegen eine komplementäre
Schrägfläche der Dornhülse gepreßt ist.
22. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dornhülse (9) die axiale Bewegung des Ventilringes
(10) nach außen hin begrenzt.
23. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dornhülse (10) mittels einer Feder (18) federnd
verschiebbar angeordnet ist.
24. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Federkraft der Feder (18) größer als die Federkraft
der Feder (28) ist, wodurch die Dornhülse (9) beim Kuppelvorgang den
Ventildorn (25) in das Gehäuse (24) drückt, nachdem Stirnseite des Ventilringes
(10) mit dem darin angeordneten O-Ring (11) dichtend von der Stirnseite des
Gehäuses (24) gegen die Feder (17) gedrückt wird.
25. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dornhülse (9) hinter dem Dorn (20) eine
Axialbohrung (22) aufweist, in welche eine hinter dem Dorn (20) angeordnete
Kreuzbohrung (21) mündet und so einen Durchlaß des Kupplungsteiles (2) für
das betreffende Medium nach dem Trennen der beiden Schrägflächen des
Ventilringes (10) und der Dornhülse (9) bewirkt.
26. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dornhülse (9) den Ventilring (10) bei Beaufschlagung
mit einer einwärtsgerichteten Kraft weiterhin dichtend in das Gehäuse drückt, bis
dieses vollkommen in Gehäuse (24) eingetaucht ist.
27. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden Kupplungsteile (58, 59) mit elektrischen
Kontakten zur Durchführung elektrischer Verbindungen durch das
Kupplungssystem ausgestattet sind.
28. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden Kupplungsteile (58, 59) mit berührungslosen
Kontakten zur Durchführung induktiver Verbindungen durch das
Kupplungssystem ausgestattet sind.
29. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden Kupplungsteile (58, 59) mit berührungslosen
Kontakten zur Durchführung kapazitiver Verbindungen durch das
Kupplungssystem ausgestattet sind.
30. Kupplungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen dem Kupplungselement (1) im
Schnellspannzylinder (4) und der Innenwand der für die Aufnahme
vorgesehenen Bohrung ein Schlitz vorgesehen ist, welcher mit einem innenseitig
im Schnellspannzylinderdeckel (5) vorgesehenen Einstich verbunden ist,
welcher mit Druckluft beaufschlagt wird, um Verunreinigungen von innen nach
außen hin auszublasen.
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