DE3316755A1

DE3316755A1 - Teilkopf

Info

Publication number: DE3316755A1
Application number: DE3316755A
Authority: DE
Inventors: Heinz Ditzel; Werner 6369 Schöneck Ditzel
Original assignee: DITZEL WERKZEUG und MASCHINENF
Current assignee: DITZEL WERKZEUG und MASCHINENF
Priority date: 1983-05-07
Filing date: 1983-05-07
Publication date: 1984-11-08

Description

Djr.-Ing. Holzhäuser
Dip I,-M et. Q ο ld bach
Dipl.-lng. Schieferdecker

Patentanwälte
Herrnctraße 37 · 6050 OFFENfiACH

WG./Ek.

Ditzel Werkzeug- und. Maschinenfabrik GmbH Otto-Hahn-Straße 1 6369 Schöneck 1

"Teilkopf"

Die Erfindung bezieht sich auf einen Teilkopf, bestehend aus einem Kopfstück und einem darin rundum mittels einer ■Feinverstellvorrichtung drehbar gelagerten und feststellbaren bzw. -klemmbaren Spannstück, wobei in dem Spannstück in einer zentralen Bohrung ein zum Einspannen des Werkzeugs erforderliches Spannelement enthalten ist, das an einem Kopf des Werkzeugs angreift.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Teilkopf weiter so auszugestalten, daß seine Handhabung und seine Anwendungsmöglichkeiten weiter verbessert werden.

Die Erfindung sieht daher vor, daß das Spannelement einen Außenkonus aufweist, der mit einem Innenkonus in der zentralen Bohrung des Spannstücks zusammenarbeitet und daß mit dem Spannelement ein Kolben verbunden ist, der in einem Zylinderraum angeordnet ist, welcher mit. Hydraulik-Flüssigkeit gefüllt vom Kopfstück her über einen Druckkanal mit Druck beaufschlagbar ist.

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Diese Merkmale ermöglichen es, mit derselben hydraulischem Druckwelle sowohl das Spannstück gegenüber dem Kopfstück festzuspannen als auch die Einspannung des Werkzeuges in dem Teilkopf zu bewirken.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Teilkopfes ergeben sich aus den Unteransprüchen. Dabei kann insbesondere auch vorgesehen werden, daß das Spannstück im Einspannbereich eine Ringnut aufweist, die über einen Kanal mit der zentralen Bohrung verbunden ist, und daß das Kopfstück einen in die Ringnut mündenden Kanal besitzt, dessen äußeres Ende in einen Druckraum mündet, der von außen her mit Druckluft beaufschlagbar ist. Mit diesen Merkmalen ist es möglich, den das Werkzeug oder den Werkzeugkopf aufnehmenden Teil des Spannstückes vor dem Einsetzen eines Werkzeuges auszublasen. Diese Maßnahme ist auch bei Teilköpfen anderer Grundkonstruktion anwendbar.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß auf die Stirnfläche des Spannstücks ein Kanal einmündet, der über einen Ringkanal des Spannstücks vom Kopfstück her mit Öl beaufschlagbar ist, und der mit einem Längskanal eines Werkzeuges kommuniziert.

Diese Merkmale ermöglichen es, über den Teilkopf eine Flüssigkeit dem Werkzeug zuzuführen, die zum Freispülen der Arbeitsstelle des Werkzeuges dienen kann. So kann z.B. der Elektrode einer Funkenerosionsmaschine, die in dem Teilkopf gehalten wird, Dielektrikum zugeführt werden, um Niederschläge im Erosionsbereich wegzuspülen. Auch diese Maßnahme ist bei Teilköpfen anderer Konstruktion für sich verwendbar.

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Bei einem Teilkopf mit motorischer Verstellung des Spannstückes relativ zum Kopfstück kann eine motorgetriebene Schnecke auf einem in Richtung des Schneckenrades beaufschlagten Lagerblock angeordnet sein, um das Zahnspiel zwischen den Eingriffsteilen möglichst klein zu halten.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigt:

Fig. 1: eine Draufsicht auf einen erfindungs-

-gemäßen Teilkopf, Fig. 2: eine Schnittansicht nach der Linie

II - II in Fig. 1 und ·

Fig. 3: eine Schnittansicht nach der Linie III - III der Fig. 1.

Fig. 3 zeigt abweichend von den Figuren 1 und 2 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels, bei dem das Kopfstück mit einer Schwalbenschwanzführung versehen ist, während es bei den Figuren 1 und 2 glatt ausgebildet ist.

Ein erfindungsgemäßer Teilkopf besteht aus einem mehrteilig ausgebildeten Kopfstück 1, welches zum Einspannen des Teilkopfes in eine Werkzeugmaschine oder einen Meßtisch dient.

In dem Kopfstück 1 ist ein mehrteilig ausgebildetes Spannstück 2 drehbar gelagert, welches zum maßgenauen und winkelgenauen Einspannen eines Werkzeugs relativ zur Anordnung des Kopfstückes in der Werkzeugmaschine ausgebildet ist.

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Die Teile des Kopfstückes bilden dabei ein Gehäuse, in welchem Präzisionslager zur Führung des Spannstückes angeordnet sind.

Im oberen Teil des Kopfstückes 1 ist ein an sich bekanntes hydraulisches Spannfutter 4 undrehbar gehalten, welches zum Festspannen des Spannstückes 2 in einer vorbestimmten Winkellage dient."

Die Winkelverstellung des Spannstückes 2 relativ zum Kopfstück 1 kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist mit dem Spannstück 2 eine Scheibe 3 fest verbunden, die • als Schneckenrad ausgebildet ist. In einem Gehauseansatz 5 des Kopfstückes ist eine Antriebsschnecke 6 gelagert, die von einem Motor 7 her über einen Zahnriemen 8 angetrieben wird. Um die Schnecke 6 mit dem Schneckenrad in spielfreiem Eingriff zu halten, ist die Schnecke auf Lagerböcken 9 gelagert, die in nicht dargestellten Führungen gleiten und in Richtung auf das Schneckenrad mittels einer Feder vorgespannt sind.

Zur Beaufschlagung des hydraulischen Spannfutters 4 ist in dem Kopfstück ein nicht dargestellter Zuführkanal angeordnet, von dem ein Bereich als Zylinder ausgebildet ist, in welchem ein Kolben mittels einer Stellschraube verschiebbar ist. Beim Anziehen der Stellschraube wird der Kolben verschoben und damit der Druck auf das Spannfutter übertragen, welches einen Schaft 1o des Spannstücks drehfest in dem Kopfstück hält.

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-ST-

Nach der Erfindung besitzt das Spannstück eine zentrale Bohrung 11 und in axialem Abstand hiervon in dem Schaft 1o einen Zylinderraum 12. Die zentrale Bohrung 11 ist nach der Stirnseite 13 des Spannstückes hin" mit einem Konus 14 und weiter innen mit einem Spannkonus 15 ver- ~. sehen.

Die zentrale Bohrung dient der Aufnahme eines Spannelementes 16. Dieses ist im wesentlichen glockenförmig ausgebildet und besitzt nach innen vorragende Klauen 17 zum Hintergreifen des Kopfes 18 eines Werkzeughalters. Der Werkzeughalter 19 besitzt einen Außenkonus 2o, der in den Konus 14 der zentralen Bohrung 11 des Spannstücks 2 eingreift.

Das Spannelement 16 weist einen äußeren Konus 21 auf, der mit dem Konus 15 der zentralen Bohrung des Spannstücks zusammenarbeitet.

Mit dem Spannelement 16 ist ein Kolben 22 fest verbunden, dessen Schaft abdichtend durch das Ende der zylindrischen Bohrung 11 hindurchgreift und der in dem Zylinder 12 geführt ist. Der Kolben 22 weist eine Mittelbohrung 23 auf, in die ein Kanal 24 einmündet, der in den Ringraum zwischen dem Kolben, der Zylinderwandung und dem abgestuften Ende der zentralen Bohrung 11 gebildet ist und mit 25 bezeichnet ist.

Die Mittelbohrung 23 des Kolbens steht mit einem Druckmittelkanal 26 in dem Kopfstück 1 in Verbindung. Dieser Kanal 26 wiederum kommuniziert mit einem Kanal 27, der über einen Längenbereich als Zylinder ausgebildet ist,

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in welchem ein mittels einer Stellschraube verschiebbarer Kolben geführt ist. Die genannten Kanäle und der Ringraum 25 sind mit einem Druckmittel gefüllt. Beim Anspannen der Stellschraube 27 wird der Kolben in dem Zylinder verschoben und beaufschlagt den Ringraum mit ■__ Druck. Hierdurch wird der Kolben nach oben angehoben und das Spannelement 16 mitgenommen. Die Konusflächen 21 und 15 bewirken, daß die Greiferklauen 17 nach innen unter den Kopf 18 des Werkzeughalters 19 fahren und diesen ebenfalls über die dargestellten Konusflächen nach oben mitnehmen. Die obere Stirnfläche des Werkzeughalters 19 gerät so in engen und gleichförmigen Kontakt mit der unteren Stirnfläche 13 des Spannstücks 2. Der Werkstückhalter ist so genau zentrisch zu dem Spannstück gegen Relativdrehung zu diesem und gegen Kippbewegung relativ zu diesem fest eingespannt.

Nun ist es lediglich erforderlich, das an dem Werkzeughalter 19 befestigte Werkzeug in eine solche Winkellage um die Achse der zentralen Bohrung des Spannstückes relativ zu dem eingespannt gehaltenen Kopfstück 1 zu bringen, die für die Bearbeitung eines Werkstückes erforderlich ist.

Zu diesem Zweck ist die weiter oben beschriebene Stellvorrichtung mit dem Schneckenrad 3 vorgesehen. Sobald die richtige Winkellage erreicht ist, wird dann das hydraulische Spannfutter 4 beaufschlagt und Kopfstück und Spannstück miteinander verklemmt.

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Ib/DD

Um nun diese Winkelstellung ablesen zu können, sind bei bekannten Teilköpfen unterschiedliche Maßnahmen getroffen, z.B. ist auf dem äußeren Umfang eine Noniusskala angebracht.
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Nach einer Ausgestaltung der vorliegenden.Erfindung ist eine andere Maßnahme getroffen, die im folgenden näher erläutert ist.

Mit dem Ring 3 ist eine Glasscheibe 3o undrehbar verbunden, die auf ihrer Oberseite nahe ihrer Umfangskante Markierungen in Form von Strichteilungen oder digitalkodierten Teilungen trägt. Diese Teilungen werden mittels eines Sensors 31 abgetastet, der in einer Ausnehmung 32 des Kopfstückes ortsfest gehalten ist.

Dieser Sensor umfaßt einen Geber 33 und einen Empfänger 34, der unmittelbar unter der Glasscheibe angeordnet ist und einen Teil der Auswerteelektronik tragen kann. Der Sensor 31 ist nach außen nach Art eines Faraday¹ sehen Käfigs abgeschirmt.

Die Anschlüsse des Sensors 31 sind nach außen durch das Kopfstück in einen Anschlußkasten 35 geführt, der zweckmäßigerweise ebenfalls abgeschirmt ist, um auftretende hochfrequente Störungen der Werkzeugmaschine von der Auswerteschaltung fernzuhalten.

Diese Auswerteschaltung kann zum Teil in dem Anschlußkasten 35 enthalten sein, von dem aus Zuleitungen zu einem Anzeigegerät geführt sind, welches die von dem Sensor 31 abgetastete Winkelstellung anzeigt.

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Diese Maßnahmen ermöglichen,die relative Winkelstellung zwischen Spannstück und Kopfstück mit einer Genauigkeit von 1o Winkelsekunden oder weniger abzulesen. Diese Anordnung gewährleistet außerdem eine gegen Verschmutzung von außen gesicherte Anordnung der abzulesenden Winkelteilung.

Zum Ausspannen des Werkzeughalters 19 wird durch Drehen der Stellschraube der Druck in den Kanälen 26 und 27 aufgehoben und der Kolben 22 unter dem Druck einer Feder 28 nach unten gefahren, so daß das Spannelement 16 den Kopf 18 des Werkzeughalters 19 freigibt.

Um die zentrale Bohrung 11 nach dem Ausspannen des Werkzeughalters 19 oder vor dem Einspannen eines neuen Werkzeughalters von Schmutzteilchen reinigen zu können, ist ein Druckluftanschluß an dem Kopfstück 1 vorgesehen. Dieser mündet in einen radialen Luftkanal 36. Das Spannstück 2 weist auf seinem Umfang einen Ringkanal 37 auf, der mit dem Luftkanal 36 fluchtet und von welchem aus ein Kanal 38 zur Mantelfläche der zentralen Bohrung 11 führt. Im Mündungsbereich des Kanals 38 ist ein Blasring 39 angeordnet, der die zugeführte Druckluft verteilt, so daß die Bohrung beim Aufdrehen des Druckluftanschlüsse^ freigeblasen werden kann.

Bei einigen Werkzeugmaschinen, insbesondere auch bei Funkenerosionsmaschinen ist es von Zeit zu Zeit erforderlich, das Werkzeug von dem Werkstück abzuheben, um Feinspäne oder Erosionsrückstände, die die Genauigkeit der Bearbeitung beeinträchtigen können, von dem

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Werkzeug zu entfernen. Um diese relativ zeitaufwendigen Zwischenstufen in einem Bearbeitungsvorgang abzukürzen, sieht die Erfindung bei einem Teilkopf folgendes vor:

Der Werkzeughalter 19 ist mit einer in seine obere Stirnfläche mündenden Bohrung 4o versehen, die in den Werk"-zeugschaft und von diesem in das Werkzeug mündet. Dort ist dann an geeigneter Stelle eine Austrittsöffnung vorgesehen.

In dem Spannstück ist eine achsparallele Bohrung 41 angeordnet, die in einen in Fig. 3 angedeuteten Langlochkanal mündet, dessen radialer Abstand dem radialen Abstand der Bohrung 4o des Werkzeughalters 19 entspricht.

Bei entsprechender Justierung des Werkstückhalters mit dem von ihm getragenen Werkzeug ist somit über eine vorbestimmte, differierende Winkellage des Werkzeugs relativ zum Spannstück eine Verbindung zwischen diesen Bohrungen sichergestellt. Die genannte Bohrung 41 mündet in einen Ringkanal 42 auf dem Umfang des Spannstücks 2. Mit diesem Ringkanal fluchtend ist im Kopfstück ein Verbindungskanal 43 vorgesehen, der in einen Hauptkanal 44 mündet. Durch diesen Hauptkanal 44 des Kopfstückes kann über einen äußeren Anschluß eine geeignete Spülflüssigkeit unter Druck bis zu dem Werkzeug geführt werden. Bei einem Werkzeug für eine Funkenerosionsmaschine ist diese Spülflüssigkeit identisch mit dem jeweils verwendeten Dielektrikum. Sobald die Zufuhr des Dielektrikums zu dem Kanal 44 aufgedreht wird, erfolgt demnach eine Spülung der derzeit bearbeiteten Werkstücksfläche. Es ist dann lediglich erforderlich, das Werkzeug um einen nur geringen Betrag von der Werkstückoberfläche abzuheben, um eine volle Spülwirkung zu erzielen.

ORIGINAL INSPECTED

Claims

Ansprüche:

Teilkopf, bestehend aus einem Kopfstück und einem darin rundum mittels einer Feinverstellvorrichtung drehbar gelagerten und feststellbaren bzw. -klemmbaren Spannstück, wobei in dem Spannstück in einer zentralen Bohrung ein zum Einspannen des Werkzeugs erforderliches Spannelement enthalten ist, das an einem Kopf des Werkzeugs angreift, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (16) einen Außenkonus (21) aufweist, der mit einem Innenkonus (15) in der zentralen Bohrung (11) des Spannstückes zusammenarbeitet und daß mit dem Spannelement ein Kolben (22) verbunden ist, der in einem Zylinderraum (12) angeordnet ist, welcher mit Hydraulik-Flüssigkeit gefüllt vom Kopfstück her Über einen Druckkanal (23) mit Druck beaufschlagbar ist.
2. Teilkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement mit nach innen vorragenden Greiferklauen (17) versehen ist.
3. Teilkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderraum im oberen Teil des Spannstücks ausgebildet und der Druckkanal (23) zentrisch im Kolben angeordnet ist.

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4. Teilkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (22) mittels einer Druckfeder (28) in Offenstellung des Spannelements beaufschlagt ist.
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„ 5. Teilkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannstück im Einspannbereich eine Ringnut aufweist, die über einen Kanal (38) mit der zentralen Bohrung verbunden ist, und daß das Kopfstück einen in die Ringnut mündenden Kanal (36) besitzt, dessen äußeres Ende in einen Druckraum mündet, der von außen her mit Druckluft beaufschlagbar ist.
6. Teilkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Mündung des Kanals (38) in einen Blasring (39) mündet, der im unteren Bereich der zentralen Bohrung angeordnet ist.
7. Teilkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Stirnfläche (13) des Spannstücks ein Kanal (44) einmündet, der über einen Ringkanal des Spannstücks vom Kopfstück her mit Öl beaufschlagbar ist, und der mit einem Längskanal (4o) eines Werkzeuges (19) kommuniziert.
8. Teilkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stellvorrichtung für das Spannstück vorgesehen 1st, die ein mit dem Spannstück fest verbundenes koaxiales Schneckenrad und eine motorgetriebene, an einem Teil des Kopfstücks gelagerte Schnecke umfaßt.

ORIGINAL INSPECTED . COPY
9. Teilkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannstück ( 2) im

-^" Innern des Kopfstücks ( 1) eine mit einer Feinteilung versehene Geberscheibe (30) trägt, die undrehbar mit dem Spannstück verbunden ist, und daß im Innern des Kopfstücks ein die die Feinteilung bildenden Markierungen abtastender Sensor (31) angeordnet ist, dessen Zuleitungen an einen am Kopfstück angebrachten Anschluß (35) geführt sind.

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10. Teilkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

- dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor als optischelektronische Baueinheit ausgebildet ist und daß die Geberscheibe eine Glasscheibe mit Strichmarkierungen ist.
11. Teilkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor in einem Faraday·sehen Käfig angeordnet ist.
12. Teilkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kopfstück ein hydraulisches Klemmfutter enthalten ist.