DE3601225C1 - Wechselkopf fuer eine Werkzeugwechselvorrichtung - Google Patents

Wechselkopf fuer eine Werkzeugwechselvorrichtung

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DE3601225C1
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tendons
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DE3601225A
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English (en)
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Herbert Schweizer
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Original Assignee
Komet Praezisionswerkzeuge Robert Breuning GmbH
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Description

Die Erfindung betrifft einen Wechselkopf für eine Werkzeugwechselvorrichtung, mit einer am freien Ende des Kopfes vorgesehenen, vorzugsweise prismaförmi­ gen Zentrierausnehmung, einem im Zentrum derselben vorgesehenen, axial verschiebbaren Schraubendreher und einer zu diesem konzentrisch angeordneten, mit einem lnnengewinde versehenen Gewindebüchse, wel­ che in einer axialen Bohrung des Kopfes verschiebbar, jedoch unverdrehbar gelagert, durch eine Feder zur Zentrierausnehmung hin belastet und durch eine Spann­ vorrichtung in entgegengesetzter Richtung bewegbar ist.
Bei einem derartigen bekannten Wechselkopf (ER-A­ 1 25 529) ist an der Gewindebüchse ein Kolben vorgese­ hen, welcher in der Bohrung des Kopfes verschiebbar ist. Mittels des Kolbens kann die Gewindebüchse von der Zentrierausnehmung wegbewegt werden, wenn der Schraubendreher eine im Werkzeughalter des auszu­ wechselnden Werkzeuges eingeschraubte Spann­ schraube teilweise in das Innengewinde der Gewinde­ büchse hineingeschraubt hat. Durch die Verschiebung der Gewindebüchse unter dem hydraulischen Druck wird der Werkzeughalter fest an die prismaförmige Zentrierausnehmung angedrückt und damit gegenüber dem Wechselkopf zentriert und mit diesem verspannt. Diese hydraulisch wirkende Spannvorrichtung erfor­ dert jedoch eine hydraulische Druckquelle und entspre­ chende Steuerventile. Auch ist die Druckmittelzufuhr zu dem an einem schwenkbaren Wechselarm angeordne­ ten Wechselkopf wegen der Schwenkbewegung des Wechselarmes problematisch. Die Kolbendichtung und eine weitere Abdichtung an der Gewindebüchse sind verschleißanfällige Teile. Nachteilig ist weiterhin, daß der hydraulische Druck ständig aufrechterhalten wer­ den muß, da sich sonst die Verspannung zwischen Wechselkopf und Werkzeughalter lockert und letzterer nicht mehr exakt gegenüber dem Wechselkopf ausge­ richtet ist, wodurch ein Auswechseln von Werkzeugen unmöglich gemacht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wechselkopf für eine Werkzeugwechselvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die einfacher im Aufbau, weniger verschleißanfällig ist und bei der der Werkzeughalter stets gegenüber dem Wechselkopf ver­ spannt und ausgerichtet bleibt, solange die Spann­ schraube des Werkzeughalters in die Gewindebüchse eingeschraubt ist.
Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß in mindestens zwei radial verlaufenden Bohrungen der Gewindebüchse je ein radial verschiebbares Spannglied vorgesehen ist, dessen beide radialen Enden Kegel oder Halbkugeln sind, daß in der Gewindebüchse eine Spannhülse axial beweglich angeordnet ist, welche mit ihrem einen (äußeren) Ende in die Kernbohrung des Innengewindes hineinreicht und einen mit den radial inneren Enden der Spannglieder zusammenwirkenden, sich zum äußeren Ende hin im Durchmesser vergrö­ ßernden Kegelstumpf aufweist, daß in der Bohrungs­ wandung des Kopfes im Bereich der Spannglieder min­ destens eine zum freien Kopfende und zur Achse der Gewindebüchse hin geneigte Schrägfläche vorgesehen ist, an welcher sich die radial äußeren Enden der Spann­ glieder abstützen, und daß sich die Feder am anderen (inneren) Ende der Spannhülse abstützt.
Bei dem erfindungsgemäßen Wechselkopf arbeitet die Spannvorrichtung rein mechanisch, wobei jedoch zu ihrem Antrieb der ohnehin vorhandene Schraubendre­ her und die Spannschraube des Werkzeughalters eines auszuwechselnden Werkzeuges verwendet wird. Der Wechselkopf wird dadurch wesentlich einfacher im Auf­ bau, insbesondere weil die Hydraulik und die mit ihr verbundenen Nachteile entfallen. Sobald die Spann­ schraube durch den Schraubendreher auf ausreichender Länge in das Innengewinde der Innenbüchse einge­ schraubt ist, kommt die Spannschraube am äußeren En­ de der Spannhülse zur Anlage. Beim weiteren Ein­ schrauben der Spannschraube in das Innengewinde wird die Spannhülse gegenüber der Gewindebüchse in axialer Richtung bewegt. Hierdurch werden die Spann­ glieder radial nach außen gedrückt. Die in der Boh­ rungswandung vorgesehene(n) Schrägfläche (n) bewir­ ken eine Bewegung der Spannglieder in axialer Rich­ tung der Gewindebüchse. Hierdurch wird die Gewinde­ büchse von der Zentrierausnehmung wegbewegt und damit der Werkzeughalter fest gegen die Zentrieraus­ nehmung des Wechselkopfes gespannt. Diese Verspan­ nung kann nur nach dem Einsetzen des Werkzeughal­ ters in die Werkzeugaufnahme einer Werkzeugmaschi­ ne oder eines Magazins wieder gelöst werden, wenn der Schraubendreher die Spannschraube aus dem Innenge­ winde der Gewindebüchse wieder herausschraubt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung ist in folgendem, anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des Wechsel­ kopfes im Axialschnitt,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des Wechsel­ kopfes im Axialschnitt.
In der Zeichnung ist mit 1 der gesamte Wechselkopf bezeichnet, welcher am freien Ende eines Wechselar­ mes 2 eines Werkzeugwechslers angeordnet ist. Zentral in dem Wechselkopf 1 ist ein in zwei entgegengesetzten Drehrichtungen drehbarer Schraubendreher 3 angeord­ net, der an seinem freien Ende einen Mitnehmer 4 auf­ weist. Dieser Mitnehmer 4 greift beim Werkzeugwech­ sel in die Mitnahmeöffnung 5 a einer Spannschraube 5 ein, welche in einem Gewinde 6 des Werkzeughalters 7 verschraubbar ist. Mit dieser Spannschraube 5 kann der Werkzeughalter 7 mit einer nicht dargestellten Werk­ zeugaufnahme einer Werkzeugmaschine oder eines Magazins verbunden werden.
In einer konzentrisch zur Achse A des Schraubendre­ hers 3 vorgesehenen Bohrung 8 des Wechselkopfes 1 ist die Gewindebüchse 9 axial verschiebbar gelagert. Diese Gewindebüchse 9 weist ein zum Gewinde der Spann­ schraube 5 passendes Innengewinde 10 auf. Die Gewin­ debüchse ist mit mindestens zwei, vorzugsweise aber drei, radial verlaufenden Bohrungen 11 versehen. Wenn drei Bohrungen 11 vorgesehen sind, dann sind diese um jeweils 120° zueinander versetzt angeordnet. Werden nur zwei Bohrungen vorgesehen, dann sind diese einan­ der diametral gegenüberliegend angeordnet. In jeder der Bohrungen 11 ist ein Spannglied 12 radial verschieb­ bar. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedes Spannglied 12 ein zylindrischer Bolzen mit zwei kegelstumpfförmigen Enden 12 a, 12 b.
In der hohl ausgebildeten Gewindebüchse 9 ist ferner eine Spannhülse 13 axial verschiebbar. Diese Spannhül­ se 13 reicht mit ihrem einen (äußeren) Ende 13 a in die Kernbohrung des Innengewindes 10. Auf das andere (innere) Ende 13 b wirkt eine Feder 14 in Richtung F zum freien Ende 1 a des Wechselkopfes hin ein. Am freien Ende 1 a des Wechselkopfes ist ferner eine prismaförmi­ ge Zentrierausnehmung 15 vorgesehen.
Die Spannhülse 13 weist ferner einen Kegelstumpf 16 auf, welcher sich zum äußeren Ende 13 a hin im Durch­ messer vergrößert. Dieser Kegelstumpf 16 wirkt mit den inneren Enden 12 a der Spannglieder 12 zusammen.
In die Bohrungswandung 1 b ist im Bereich jedes Spanngliedes 12 eine Schraube 17 eingeschraubt, die an ihrem inneren Ende eine kegelstumpfförmige Vertie­ fung 18 aufweist. Der untere Teil dieser kegelstumpfför­ migen Vertiefung 18 bildet eine zur Achse A der Gewin­ debüchse 9 und zum freien Kopfende 1 a hin gerichtete Schrägfläche. An dieser Schrägfläche 18 stützt sich das radial äußere Ende 12 b des zugehörigen Spannbolzens 12 ab. Ein O-Ring 19 aus elastischem Material verhin­ dert das Eindringen von Schmutz.
In der Zeichnung ist der Wechselkopf rechts in gelö­ ster Stellung und links in Spannstellung dargestellt. Beim Werkzeugwechsel wird der Wechselkopf in Rich­ tung der Achse A zum Werkzeughalter 7 hin bewegt, bis die Zentrierausnehmung 15 an dem zylindrischen Werk­ zeughalter 7 anliegt. Der Mitnehmer 4 des Schrauben­ drehers taucht dann in die Mitnahmeöffnung 5 a der Spannschraube 5 des Werkzeughalters 7 ein. Durch Linksdrehung des Schraubendrehers 3 wird die Spann­ schraube 5teilweise aus dem Gewinde 6 des Werkzeug­ halters heraus und in das Innengewinde 10 der Gewin­ debüchse hineingeschraubt. Hierbei legt sich das äußere Ende 5 b der Spannschraube 5 an das äußere Ende 13 a der Spannhülse an und drückt die Spannhülse beim wei­ teren Einschrauben der Spannschraube 5 in das Innen­ gewinde 10 entgegen der Feder 14 nach oben. Sobald die Spannschraube 5 in ausreichendem Maße in das ln­ nengewinde 10 eingeschraubt ist, kommt der Kegel­ stumpf 16 an den inneren Enden 12 a der Spannglieder 12 zur Anlage. Die Spannglieder 12 werden hierdurch radial nach außen gedrückt. Ihre kegelstumpfförmigen äußeren Enden 12 a gleiten auf den Schrägflächen 18 nach außen und auch nach oben. Da die Spannglieder 12 in den radialen Bohrungen 11 geführt sind, wird die Gewindebüchse 9 vom freien Kopfende 1 a weg in Rich­ tung B nach oben bewegt, wobei der zylindrische Werk­ zeughalter 7 fest an die prismaförmige Ausnehmung 15 angepreßt wird. Die prismaförmige Ausnehmung 15 be­ wirkt hierbei auch eine exakte Ausrichtung des Werk­ zeughalters 7 gegenüber dem Wechselkopf 1. Da sich die Spannbüchse 13 zumindest während eines Teiles ih­ rer Axialbewegung durch Anlage an der Spannschraube 5 zusammen mit dieser dreht, ist zur Verminderung ei­ nes Verschleißes zweckmäßig zwischen dem inneren Ende 13 b und der Druckfeder 14 ein Wälzlager 20 vor­ gesehen.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind für Teile, die mit denen des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispieles identisch sind, die gleichen Be­ zugszeichen verwendet. Für Teile mit gleicher Funktion sind diese Bezugszeichen jeweils mit einem Indexstrich versehen. Obige Beschreibung trifft deshalb sinngemäß auch für das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel zu, welches sich lediglich in der Ausgestaltung der Spannglieder und der mit den Spanngliedern zusam­ menwirkenden Teile des Wechselkopfes 1′ unterschei­ det.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Spannglieder 12′ als Kugeln ausgebildet. Die Schrägfläche 18′ in der Bohrungswandung 1 b ist durch eine sich zum freien Kopfende 1 a hin kegelstumpfför­ mig verjüngende Eindrehung gebildet. An dieser Schrägfläche 18′ stützen sich die äußeren Teile der Ku­ geln 12′ ab. Eine Halteschraube 21, die in eine Axialnut 22 der Gewindebüchse 13 eingreift, verhindert eine Ver­ drehung der Gewindebüchse 13 gegenüber dem Wech­ selkopf 1′.

Claims (5)

1. Wechselkopf für eine Werkzeugwechselvorrich­ tung, mit einer am freien Ende des Kopfes vorgese­ henen, vorzugsweise prismaförmigen Zentrieraus­ nehmung, einem im Zentrum derselben vorgesehe­ nen, axial verschiebbaren Schraubendreher und ei­ ner zu diesem konzentrisch angeordneten, mit ei­ nem Innengewinde versehenen Gewindebüchse, welche in einer axialen Bohrung des Kopfes ver­ schiebbar jedoch unverdrehbar gelagert, durch ei­ ne Feder zur Zentrierausnehmung hin belastet und durch eine Spannvorrichtung in entgegengesetzter Richtung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens zwei radial verlaufenden Boh­ rungen (11) der Gewindebüchse (9) je ein radial verschiebbares Spannglied (12, 12′) vorgesehen ist, dessen beide radialen Enden Kegel (12 a, 12 b) oder Halbkugeln sind, daß in der Gewindebüchse (9) ei­ ne Spannhülse (13) axial beweglich angeordnet ist, welche mit ihrem einen (äußeren) Ende (13 a) in die Kernbohrung des Innengewindes (10) hineinreicht, und einen mit den radial inneren Enden (12 a) der Spannglieder (12, 12′) zusammenwirkenden, sich zum äußeren Ende (13 a) hin im Durchmesser ver­ größernden Kegelstumpf (16) aufweist, daß in der Bohrungswandung (1 b) des Kopfes (1, 1′) im Be­ reich der Spannglieder (12, 12′) mindestens eine zum freien Kopfende (1 a) und zur Achse (A) der Gewindebüchse (9) hin geneigte Schrägfläche (18, 18′) vorgesehen ist, an welcher sich die radial äuße­ ren Enden (12 b der Spannglieder (12, 12′) abstüt­ zen, und daß sich die Feder (14) am anderen (inne­ ren) Ende (13 b) der Spannhülse (13) abstützt.
2. Wechselkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Bereich jedes Spanngliedes (12) eine Schraube (17) in die Bohrungswandung (1 b) eingeschraubt ist, welche an ihrem, dem Spannglied zugekehrten, inneren Ende eine kegelförmige Ver­ tiefung (18) aufweist.
3. Wechselkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schrägfläche (18′) durch eine sich zum freien Kopfende hin kegelstumpfförmig ver­ jüngende Eindrehung in der Bohrungswandung (1 b) gebildetist.
4. Wechselkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Spannglied (12) durch einen zy­ lindrischen Bolzen mit zwei kegelstumpfförmigen Enden (12 a, 12 b) gebildet ist.
5. Wechselkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Spannglied (12′) eine Kugel ist.
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