DE3805527A1 - Werkzeugwechselsystem - Google Patents

Werkzeugwechselsystem

Info

Publication number
DE3805527A1
DE3805527A1 DE3805527A DE3805527A DE3805527A1 DE 3805527 A1 DE3805527 A1 DE 3805527A1 DE 3805527 A DE3805527 A DE 3805527A DE 3805527 A DE3805527 A DE 3805527A DE 3805527 A1 DE3805527 A1 DE 3805527A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tool
piston
tool changing
changing system
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE3805527A
Other languages
English (en)
Inventor
Gerhard Michler
Herbert Clauss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fritz Schunk GmbH and Co KG Fabrik fuer Spann und Greifwerkzeuge
Original Assignee
Fritz Schunk GmbH and Co KG Fabrik fuer Spann und Greifwerkzeuge
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fritz Schunk GmbH and Co KG Fabrik fuer Spann und Greifwerkzeuge filed Critical Fritz Schunk GmbH and Co KG Fabrik fuer Spann und Greifwerkzeuge
Priority to DE3805527A priority Critical patent/DE3805527A1/de
Priority to PCT/DE1989/000098 priority patent/WO1989007996A1/de
Publication of DE3805527A1 publication Critical patent/DE3805527A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B31/00Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02Chucks
    • B23B31/24Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means
    • B23B31/30Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using fluid-pressure means in the chuck
    • B23B31/305Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using fluid-pressure means in the chuck the gripping means is a deformable sleeve
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B31/00Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02Chucks
    • B23B31/10Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B23B31/107Retention by laterally-acting detents, e.g. pins, screws, wedges; Retention by loose elements, e.g. balls
    • B23B31/10741Retention by substantially radially oriented pins
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B31/00Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/005Cylindrical shanks of tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B31/00Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02Chucks
    • B23B31/10Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B23B31/107Retention by laterally-acting detents, e.g. pins, screws, wedges; Retention by loose elements, e.g. balls
    • B23B31/1072Retention by axially or circumferentially oriented cylindrical elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B31/00Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02Chucks
    • B23B31/10Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B23B31/107Retention by laterally-acting detents, e.g. pins, screws, wedges; Retention by loose elements, e.g. balls
    • B23B31/1075Retention by screws
    • B23B31/1076Retention by screws with conical ends

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gripping On Spindles (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeugwechselsystem mit einem Aufnahmekörper für ein mittels einer Dehnspannvorrich­ tung aufzunehmendes Werkzeug und/oder Werkstück, mit dünnwan­ digen Außenwandbereichen in der Aufnahme, denen ein mit einem hydraulischen Medium gefülltes erstes Kammersystem be­ nachbart ist, mit einer Verschiebeeinrichtung, mit der ein hydrostatischer Druck in dem ersten Kammersystem erzeugbar ist, wodurch die dünnen Wandbereiche gegen das aufzunehmende Werkzeug so anlegbar sind, daß dasselbe in der Aufnahme zen­ trierbar und/oder spannend haltbar ist, mit einem ersten Kol­ ben und einem mit einem hydraulischen Medium gefüllten zwei­ ten Kammersystem, das mit dem ersten Kammersystem leitungs­ mäßig verbunden sowie mit dem ersten Kolben so in Verbindung steht, daß durch Verschieben dieses Kolbens in dem zweiten und damit auch in dem ersten Kammersystem ein hydrostati­ scher Druck aufbaubar ist.
Bekannt sind Werkzeugwechselsysteme der unterschiedlichsten Art. Bei einer bekannten Ausführung eines Werkzeugwechselsy­ stems erfolgt die Zentrierung des zu spannenden Werkzeugs über einen Aufnahmekegel. Eine andere bekannte Ausführung verwendet eine zylindrische Aufnahme, z. B. das sogenannte ABS-System. Die Sicherung und Befestigung dieser Werkzeug­ spannsysteme erfolgt beispielsweise über ein Bolzensystem, welches das Werkzeugwechselsystem in der Spindelaufnahme ver­ spannt, oder mittels einer Zylinderschraube (Dehnschraube), welche zentrisch angeordnet ist und das Werzeugwechselsystem mit der Spindelaufnahme verbindet. Nachteilig bei sämtlichen bisherigen Systemen sind die, auf das Funktionsprinzip zu­ rückgehenden, schlechten Rundlaufeigenschaften. Die bisheri­ gen Werkzeugwechselsysteme sind durch ihre "offene" Ausfüh­ rung gegenüber Verschmutzungen anfällig. Weitere Nachteile ergeben sich beim ABS-System durch Verspannungen im Aufnahme­ bereich und die dadurch nur unzulänglich kontrollierbare Be­ einflussung des gesamten Spannzustandes. Demontierbare Tei­ le, wie z. B. nicht gesicherte Schrauben stellen Gefahren­ punkte bisheriger Werkzeugwechselsysteme dar. Infolgedessen sind diese Spannsysteme ungeeignet, wenn es um höchste Prä­ zision in Rundlauf- und Wiederholgenauigkeit geht. Diese Eigenschaften sind jedoch von entscheidender Bedeutung, ins­ besondere bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeugspann­ system der eingangs genannten Art zu schaffen, welches sich durch beste Rundlaufeigenschaften sowie gute Wiederholge­ nauigkeit auszeichnet. Das Werkzeugwechselsystem soll spiel­ frei in die Aufnahme eingebracht werden können. Aus Sicher­ heitsgründen sollen keine demontierbaren Teile vorhanden sein. Das Werkzeugwechselsystem soll ferner unempfindlich gegenüber Verschmutzung z. B. durch Kühlwasser und Späne sein und sich durch eine hohe Spannkraft und große Steifheit auszeichnen.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 bis 3 ge­ kennzeichneten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Das erfindungsgemäße Werkzeugwechselsystem soll nun anhand der Fig. 1 bis 12 der beigefügten Zeichnungen in seiner Funktion und seinem Aufbau näher erläutert werden. Dabei zei­ gen im einzelnen:
Fig. 1 eine Prinzipskizze des Werkzeugwechselsystems;
Fig. 2 eine Prinzipskizze des Nockenrings;
Fig. 3 die Abwicklung des Nockenrings gemäß Fig. 2;
Fig. 4 ein weiterer Schnitt durch das Werkzeugwechselsy­ stem gemäß Fig. 1;
Fig. 5 eine Schnittdarstellung des Werkzeugwechselsystems gemäß Fig. 1, durch die Dehnkammern im ungespannten Zustand;
Fig. 6 eine Schnittdarstellung des Werkzeugwechselsystems gemäß Fig. 1, durch die Dehnkammern im gespannten Zustand mit Werkstück;
Fig. 7 eine Schnittdarstellung durch das Werkzeugwechsel­ system gemäß Fig. 1, bei nur einer Dehnkammer;
Fig. 8 eine Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführung des Werkzeugwechselsystems;
Fig. 9 eine Prinzipdarstellung eines Werkzeugwechselsy­ stems, welches über einen Spiralring gespannt wird;
Fig. 10 eine Schnittdarstellung durch den Spiralring, quer zur Mittelachse;
Fig. 11 eine Prinzipdarstellung eines Werkzeugwechselsy­ stems, welches über eine Zugstange gespannt wird;
Fig. 12 eine Prinzipdarstellung eines Werkzeugwechselsy­ stems, welches über ein Federpaket gespannt wird.
Ein Grundkörper 1 eines Werkzeugwechselsystems ist über meh­ rere Schrauben 2 fest mit einer Aufnahme 3 verbunden. Die Aufnahme 3 ist beispielhaft als Steilkegel ausgeführt. Die Schrauben 2 sind gegen unbeabsichtigtes Lösen gesichert. Die Verbindung von Aufnahme 3 und Grundkörper 1 kann auch auf andere Art und Weise ausgeführt werden, z. B. durch Kleben, Löten, Schweißen oder als einteilige Ausführung.
Das Werkzeug 4 wird in die Aufnahmebohrung 5 des Grundkör­ pers 1 eingefügt, wobei mit dem eine stirnseitige Verjüngung bildenden Einführteil 6 Verriegelungszapfen 7 radial nach außen geschoben werden. Dadurch werden Arretierstife 8 aus ihrer Anfangslage gegen Federn 9 gedrückt. Liegt schließlich das Werkzeug 4 an einer Plananlage 10 der Aufnahme 3 an, so rasten automatisch die Verriegelungszapfen 7 durch die Wir­ kung von Feder 9 und Arretierstift 8 in eine Ringnut 11 im Werkzeug 4 ein und sichern so das Werkzeug.
Das Zentrieren und Spannen des Werkeuges 4 erfolgt über einen Nockenring 12. Der Nockenring 12 weist ein- oder mehre­ re Schrägen 13 bzw. 23 auf, deren Neigungswinkel unterschied­ lich sein kann.
Wie aus Fig. 1 und Fig. 4 zu ersehen ist, greifen in diese Schrägen 13, 23 Spannkolben 14, 24 ein. Durch Verdrehen des Nockenringes 12 werden über diese Schrägen 13, 23 die Spann­ kolben 14, 24 mit ihren Dichtungselementen 15, 25 axial ver­ schoben und in zwei getrennten Kammersystemen 16 bzw. 26 hierdurch jeweils ein bestimmter definierter hydrostatischer Druck p s bzw. p z erzeugt. Über Ringkanäle 17 bzw. 27 werden dadurch die Kammern 18 und die Dehnkammern 28 mit dem jewei­ ligen Druck p s bzw. p z beaufschlagt. Jede Kammer 18 wirkt mit einem Spannbolzen 20 zusammen, der seinerseits an einem Verriegelungszapfen 7 drückend anliegt. Durch die konstrukti­ ve Dimensionierung der Spannkolben 14, 24 können die ge­ wünschten Drücke p s , p z beliebig eingestellt werden. Die Druckzunahme pro Grad Verdrehung des Nockenrings 12 wird durch die jeweiligen Neigungswinkel der Schrägen 13, 23 festgelegt.
Um optimale Rundlaufeigenschaften zu erhalten, ist es erfin­ dungsgemäß vorteilhaft, den Zentriervorgang des Werkzeugs und das Spannen des Werkzeugs nacheinander auszuführen. Bei­ de Vorgänge werden mittels des Nockenrings 12 ausgeführt, wo­ bei die zeitliche Abfolge dieser Vorgänge durch die Festle­ gung der Konstruktionsparameter, wie z. B. der Wahl der Schrägen 13, 23, der Durchmesser der Spannkolben 14, 24 und der Spannbolzen 20 und damit des erzeugten Drucks im Kammer­ system, erfolgt.
Beim Betätigen des Nockenrings 12 manuell mittes eines Spann­ schlüssels oder automatisch durch ein Greifersystem, wird zu­ nächst der Zentriervorgang eingeleitet (siehe Fig. 4). Über die Schrägen 23 des Nockenrings 12 und die Spannkolben 24 mit dem Dichtungselement 25 wird ein hydrostatischer Druck p z im Kammersystem 26 erzeugt und über den Ringkanal 27 zu mehreren Dehnkammern 28 übertragen. Diese Dehnkammern 28 stellen zylinderförmige Aussparungen dar und sind entspre­ chend den Fig. 5, 6 konstruktiv so ausgelegt, daß der durch das Betätigen des Nockenrings 12 erzeugte Druck p z eine bestimmte Verformung 29 der Dehnkammer 28, entsprechend Fig. 6, bewirkt. Die Wandstärke s der Dehnkammern 28 wird der jeweiligen Spannaufgabe angepaßt. Durch die Vielzahl der gemäß Fig. 5, 6 verwendeten Dehnkammern 28 wird das Werkzeug 4 zur Achsmitte zentriert. Dieser Vorgang ist aus den Fig. 5, 6 ersichtlich, wo beispielsweise vier Zweiergruppen von Dehnkammern 28 umfangsmäßig gleichmäßig verteilt angeord­ net sind.
Es kann auch eine andere Anordnung bzw. Verteilung der Dehn­ kammern 28 vorgenommen werden. Auch können die einzelnen Dehnkammern 28 jeweils getrennt betätigt werden, d. h. gege­ benenfalls auch mit unterschiedlichen hydrostatischen Drüc­ ken zu beaufschlagen sein. Dies kann erfindungsgemäß dann von Vorteil sein, wenn das Werkzeug 4 zunächst einen bestimm­ ten meßbaren Versatz im Werkzeugwechselsystem aufweist, der durch die Wahl einer bestimmten Druckverteilung innerhalb der Dehnkammern 28 ausgeglichen wird.
Anstelle einer Vielzahl einzelner Dehnkammern 28 (Fig. 5, 6) ist es erfindungsgemäß ebenfalls denkbar und möglich, eine einzige zentrisch angeordnete Dehnkammer 30 zu verwenden, entsprechend Fig. 7.
Der Vorteil der Ausführung gemäß Fig. 5, 6 besteht darin, daß durch die Vielzahl der Dehnkammern 28 das Werkzeugwech­ selsystem sehr steif aufgebaut werden kann. Die Fertigung der Dehnkammern 28 ist ebenfalls einfach möglich und stellt damit einen weiteren Vorteil dar.
Durch weiteres Verdrehen des Nockenrings 12 wird der Spann­ vorgang des Werkzeugs 4 eingeleitet. Dies erfolgt in Analo­ gie zum schon beschriebenen Zentriervorgang des Werkzeugs (vgl. Fig. 1).
Durch den erzeugten hydrostatischen Druck p s werden das Dich­ tungselement 19 und Spannbolzen 20 fest gegen die Verriege­ lungszapfen 7 gedrückt. Die Verriegelungszapfen 7 bewirken über eine Schräge 21 des Zapfens 7 und der Ringnut 11 eine Kraftkomponente in axialer Richtung, welche größer als die in radialer Richtung wirkende Zentrierkraft ist. Dies kann konstruktiv durch die Festlegung der jeweiligen Kammerdrucke p s und p z erfolgen. Infolgedessen wird das Werkzeug 4 in Längsrichtung fest gegen die Plananlage 10 gepreßt. Erfin­ dungsgemäß wird hierdurch sichergestellt, daß die Mittelach­ se des Werkzeugs 4 und die Mittelachse des Werkzeugwech­ selsystems parallel ausgerichtet und gleichzeitig zentriert sind.
Damit ist das Werkzeug 4 sicher gespannt und zentriert. Eine zusätzliche mechanische Sicherung bei eventuellem Druckab­ fall im Hydrauliksystem 16, 17, 18 wird durch mehrere Siche­ rungskugeln 22, welche die Wege der Verriegelungszapfen 7 be­ grenzen, erreicht. Das Werkzeug 4 ist damit in zweifacher Hinsicht abgesichert. Dies ist insbesondere bei automatisch gesteuerten Fertigungsprozessen von Bedeutung.
Das Wechseln (lösen) des Werkzeugs 4 erfolgt ebenfalls über den Nockenring 12, jedoch in umgekehrter Richtung. Beim Druckentlasten und damit beim Lösen der Arretierung schieben sich die Kugeln 22 mehr oder weniger in den Nockenring hin­ ein, so daß sich der Verriegelungszapfen 7 ausreichend weit nach außen bewegen kann.
Um eine gute Wiederholgenauigkeit der Rundlaufeigenschaften des Werkeugs 4 sicherzustellen und gleichzeitig eine eindeu­ tige Lagefixierung z. B. der Werkzeugschneidkanten zu errei­ chen, ist erfindungsgemäß ein Positionierstift 31 vorgese­ hen, der im Bereich der Plananlage 10 zwischen Werkzeug 4 und Grundkörper 1 vorhanden ist.
In vielen Anwendungsfällen ist es wünschenswert, Kühlmittel durch das Werkzeug 4 direkt den Schneidkanten zuzuführen. In Fig. 1 ist ein Kühlmittelkanal mit 32 bezeichnet. Durch das Dichtungselement 33 wird ein Verschmutzen des Werkzeugwech­ selsystems verhindert.
Selbstverständlich ist es erfindungsgemäß denkbar und mög­ lich, die Aufnahme 3 des Werkzeugwechselsystems dem jeweili­ gen Anwendungsfall anzupassen. Weit verbreitet sind z. B. Steilkegel, Morsekegel oder zylindrische Aufnahmen.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung des Werkzeugwech­ selsystems besteht darin, die Aufnahme 3 eines Werkzeugwech­ selsystems so auszubilden, daß diese in ein zweites Werkzeug­ wechselsystem eingefügt und in diesem zentriert und gespannt werden kann. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, eine Verlängerung der Antriebsachse zu simulieren oder Werkzeuge mit unterschiedlichen Spanndurchmessern aufzunehmen. Dadurch wird die Flexibilität dieses Spannsysteme bezüglich seines Einsatzes erhöht.
Wie erwähnt, kann die Betätigung des Werkzeugwechselsystems manuell erfolgen, beispielsweise mittels eines geeigneten Spannschlüssels, oder automatisch. Bei automatischer Betäti­ gung ist es sinnvoll, den Nockenring 12 mittels einer Greif­ zange zu arretieren und das Verdrehen des Nockenrings 12 und damit die Betätigung des Werkzeugwechselsystems über den Spindelantrieb der Maschine vorzunehmen.
Das erfindungsgemäße Werkzeugwechselsystem kann für die viel­ fältigsten Einsatzgebiete Anwendung finden. So ist es denk­ bar und möglich, Werkzeuge unterschiedlichster Art zu span­ nen als auch Werkstücke zu Spannzwecken aufzunehmen.
Der symmetrische Aufbau sowie die steife Ausführung sind ins­ besondere bei hohen Drehfrequenzen von entscheidendem Vor­ teil. Das System eignet sich daher vorzugsweise für die Hoch­ geschwindigkeitsbearbeitung. Gleichzeitig wirkt durch die ge­ wählte Anordnung der Dehnkammern 28 und deren konstruktive Auslegung das Werkzeugwechselsystem schwingungsdämpfend. Dies sichert eine hohe Oberflächengüte der zu bearbeitenden Werkstücke und eine gleichzeitige Standzeiterhöhung. Es ist daher ohne weiteres einzusehen, daß ein wichtiger Anwendungs­ fall dieses Werkzeugwechselsystems sich im Bereich moderner Fertigungsverfahren befindet. Insbesondere wird dies durch die erwähnten Merkmale wie höchste Rundlaufgenauigkeit, dop­ pelte Sicherheit beim Spannen, Verschmutzungsunempfindlich­ keit, steifer Aufbau bei großen Spannkräften und Standzeiter­ höhung der Einsatzwerkzeuge durch gute Schwindungsdämpfungs­ eigenschaften erhielt.
In Fig. 8 ist eine Prinzipdarstellung einer weiteren Ausfüh­ rung des Werkzeugwechselsystems dargestellt. Eine Spannmutter 34 kämmt auf einem an einem Grundkörper 1.1 vorhandenen Aus­ sengewinde 35. Durch Eindrehen der Spannmutter 34 mittels des Gewindes 35 wird diese in axialer Richtung verschoben. Eine Verschmutzung des Gewindes 35 sowie eines Ringkolbens 36, der funktionsmäßig dem Spannkolben 24 entspricht und der radialsymmetrisch zur Längsachse vorhanden ist, wird durch ein Dichtungselement 37 verhindert. Wird die Spannmutter 34 betätigt, so wird gleichzeitig der Ringkolben 36 entspre­ chend verschoben. Zur Herabsetzung der Reibungsverluste sind hier mehrere Kugeln 38 oder andere reibungsmindernde Elemen­ te vorgesehen. Der Ringkolben 36 erzeugt über das ringförmi­ ge Dichtungselement 39 einen hydrostatischen Druck im Kammer­ system 40, welcher über Kapillaren 41 einer zentrisch ange­ ordneten Dehnkammer 28.1 zugeleitet wird. Über die Spannmut­ ter 34 kann daher die Verformung und damit die Spannkraft des Werkzeugwechselsystems dosiert eingestellt werden. In Fig. 8 ist ein Werkzeug 4.1 mit einem an seinem Ende ge­ schlitzten Schaft 42 versehen. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des Werkzeugschafts 42 wird erreicht, daß in­ folge der Zentrifugalkraft bei hohen Drehfrequenzen eine zu­ sätzliche Haltekraft erzeugt wird, die als eine zusätzliche dynamische Stabilisierung wirkt.
In Fig. 9 ist die Prinzipdarstellung eines Werkzeugwechselsy­ stems, welches über einen Spiralring gespannt wird, darge­ stellt. In einen Grundkörper 1.2 ist ein Werkzeug 4.2 einge­ fügt, welches über einen Spiralring 43 gespannt und fixiert wird. Zu diesem Zwecke sind in den Spiralring 43 spiralför­ mige Vertiefungen 44 eingearbeitet, in welchen ein- oder mehrere Verriegelungszapfen 7.1 geführt werden, die zur Lage­ fixierung eines Werkzeugs 4.2 dienen. Über weitere spiralför­ mige Vertiefungen 45 werden Spannkolben 24.1 und Dichtungs­ elemente 25.1 axial verschoben und ein hydrostatischer Druck im Kammersystem 26.1 erzeugt, welcher über die Dehnkammer 28.2 das Werkzeug 4.2 und/oder Werkstück kraftschlüssig spannt.
In Fig. 10 ist eine Schnittdarstellung quer zur Mittelachse durch den Spiralring 43 aufgezeigt. Die Verriegelungszapfen 7.1 sind hier beispielsweise in die Fixiernut 46 des Werk­ zeugs 4.2 eingebracht. Über die spiralförmigen Vertiefungen 44 werden die Verriegelungszapfen 7.1 geführt.
In dem Ausführungsbeispiel des Werkzeugwechselsystems gemäß Fig. 11 wird ein Werkzeug 4.3 und/oder Werkstück über eine Zugstange 47, die zentrisch durch eine Spindel 48 der Werk­ zeugmaschine geführt ist, gespannt. Zur Sicherung des Werk­ zeuges 4.3 ist hier beispielhaft ein Gewinde 49 vorgesehen. Das Werkzeug 4.3 sitzt in einem Grundkörper 1.3, der seiner­ seits in der Spindel 48 zu befestigen ist. Sowohl das Werk­ zeug im Grundkörper, als auch der Grundkörper in der Spindel werden mittels der Dehnspanntechnik gehalten. Bei Betätigung der Zugstange 47 wird gleichzeitig ein Spannkolben 24.2 mit dem Dichtungselement 25.2 axial verschoben und dabei ein hydrostatischer Druck in einem Kammersystem 26.2 im Grundkör­ per 1.3 erzeugt. Dieser Druck wird über erste Kapillaren 41.1 einer ersten Dehnkammer 28.3 zugeleitet, die im äußeren Umfangsbereich des Grundkörpers vorhanden ist. Von dieser Dehnkammer 28.3 zweigen weitere Kapillaren 41.2 zu einer wei­ teren Dehnkammer 28.4 ab, die im inneren Umfangsbereich des Grundkörpers 1.3 vorhanden ist. Über die erste Dehnkammer 28.3 kann der Grundkörper in der Spindel und über die zweite Dehnkammer 28.4 das Werkzeug im Grundkörper gespannt werden. Das Werkzeug 4.3 kann so ebenfalls kraftschlüssig zentriert und gespannt werden.
Beim Ausführungsbeispiel des Werkzeugwechselsystems gemäß Fig. 12 wird die zur Betätigung von Spannkolben 24.3 notwen­ dige Kraft durch ein in den Grundkörper 1.4 eingebrachtes Federpaket 50, hier beispielsweise ein Tellerfederpaket, auf­ gebracht. Das Federpaket 50 überträgt seine Kraft über ein Zwischenelement 51 auf ein oder mehrere Übertragungsstifte 52, die ihrerseits sowohl die Spannkolben 24.3 als auch Ver­ riegelungszapfen 7.2 betätigen. Die Verriegelungszapfen 7.2 greifen in eine Fixiernut 46, die sich in einem Werkzeug 4.4 befindet, ein. Über einen Exzenter 53 kann beispielhaft das Federpaket 50 wieder gespannt werden.
Es ist auch möglich den Spannkolben 24.3 über einen Zahnbe­ trieb in axialer Richtung zu betätigen. Weitere Betätigungs­ möglichkeiten sind ebenfalls denkbar und möglich, sollen hier jedoch nicht im einzelnen ausgeführt werden.
In dieser Arbeit ist stets vom Spannen eines Werkzeugs die Rede. Das erfindungsgemäße Werkzeugwechselsystem kann jedoch auch zur Lösung allgemeinerer Spannaufgaben verwendet wer­ den.

Claims (23)

1. Werkzeugwechselsystem, mit
  • - einem Aufnahmekörper (1, 3) für ein mittels einer Dehn­ spannvorrichtung aufzunehmendes Werkzeug (4) und/oder Werk­ stück,
  • - dünnwandigen Außenwandbereichen in der Aufnahme, denen ein mit einem hydraulischen Medium gefülltes erstes Kammersystem (28, 30) benachbart ist,
  • - einer Verschiebeeinrichtung (12, 34, 43, 47, 50), mit der ein hydrostatischer Druck in dem ersten Kammersystem erzeug­ bar ist, wodurch die dünnen Wandbereiche gegen das aufzuneh­ mende Werkzeug so anlegbar sind, daß dasselbe in der Auf­ nahme zentrierbar und/oder spannend haltbar ist,
  • - einem ersten Kolben (24, 36),
  • - einem mit einem hydraulischen Medium gefüllten zweiten Kam­ mersystem (26, 40), das mit dem ersten Kammersystem (28, 30) leitungsmäßig verbunden sowie mit dem ersten Kolben (24, 36) so in Verbindung steht, daß durch Verschieben dieses Kolbens in dem zweiten und damit auch in dem ersten Kammersystem ein hydrostatischer Druck aufbaubar ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieses erste Kammersystem mehrere miteinander kommunizieren­ de Kammern (28) enthält, die in Gruppen von mindestens einer Kammer so ausgerichtet sind, daß das Werkzeug beliebig in dem Aufnahmekörper zentrierbar und/oder spannend haltbar ist.
2. Werkzeugwechselsystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Aufnahme eine Einrichtung (7, 42, 47) zum Arretieren des Werkzeuges (4) besitzt und
  • - das erste Kammersystem eine (30) oder mehrere (28) mitein­ ander kommunizierende Kammern enthält.
3. Werkzeugwechselsystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die den hydrostatischen Druck erzeugende Verschiebeeinrich­ tung (12, 34, 43, 47, 50) zumindest einen ersten Kolben in Gestalt eines Ringkolbens (36) besitzt, dessen zentrale Längsachse mit der Längsachs des Aufnahmekörpers zusammen­ fällt, und
  • - das erste Kammersystem eine (30) oder mehrere (28) mitein­ ander kommunizierende Kammern enthält.
4. Werkzeugwechselsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme eine Einrichtung (42) zum Arretieren des Werk­ zeuges (4) besitzt.
5. Werkzeugwechselsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (28, 30) im wesentlichen zylinderförmig ausgebil­ det sind, wobei die Längsachse jeder Kammer parallel zur Längsachse des Aufnahmekörpers ausgerichtet ist.
6. Werkzeugwechselsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeeinrichtung einen Nockenring (12) besitzt, an dem zumindest eine Schräge (13, 23) vorhanden ist, die mit dem ersten Kolben (24) so in Eingriff steht, daß durch Ver­ stellen des Nockenringes der Kolben verschiebbar und so der hydrostatische Druck in dem Kammersystem erzeugbar ist.
7. Werkzeugwechselsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeeinrichtung eine Spannmutter (34) ist, die mit dem ersten Kolben (36) so in Eingriff steht, daß durch Ver­ stellen dieser Mutter der Kolben verschiebbar und so der hy­ drostatische Druck in dem Kammersystem erzeugbar ist.
8. Werkzeugwechselsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeeinrichtung eine Zug- oder Druckstange (47) besitzt, die mit dem ersten Kolben (24.2) so in Eingriff steht, daß durch Verstellen dieser Stange der Kolben ver­ schiebbar und so der hydrostatische Druck in dem Kammersy­ stem erzeugbar ist.
9. Werkzeugwechselsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeeinrichtung ein Federpaket (50) besitzt, das mit dem Kolben so in Eingriff steht, daß durch dieses Feder­ paket der Kolben betätigbar und so der hydrostatische Druck in dem Kammersystem erzeugbar ist.
10. Werkzeugwechselsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Exzenter das Federpaket gespannt werden kann.
11. Werkzeugwechselsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die den hydrostatischen Druck p z erzeugende Verschiebeein­ richtung zumindest einen zweiten Kolben (14) besitzt,
  • - zumindest ein beweglich geführtes Verriegelungsglied (7) vorhanden ist, das in eine im Werkzeug vorhandene Einformung (11) eintauchbar führbar ist,
  • - ein weiterer verschiebbarer Kolben (20) an dem Verriege­ lungsglied (7) drückend anliegt,
  • - ein drittes (18) und viertes (16) mit hydraulischem Medium gefülltes und untereinander verbundenes Kammersystem vorhan­ den ist,
  • - das vierte Kammersystem (16) mit dem zweiten Kolben (14) und das dritte Kammersystem (18) mit dem weiteres Kolben (20) so in Verbindung stehen, daß in Abhängigkeit von der Größe des in dem dritten Kammersystem vorhandenen hydrostati­ schen Druckes p s der weitere Kolben unterschiedlich weit ver­ schiebbar ist, wodurch auch das Verriegelungsglied unter­ schiedlich weit in das Werkzeug einführbar und dabei das Werkzeug in Längsrichtung des Aufnahmekörpers gegen eine An­ lage (10) andrückbar ist.
12. Werkzeugwechselsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungsglied ein quer zur Längsachse des Werkzeu­ ges beweglich geführter Zapfen ist, an dem eine Feder (9) drückend so anliegt, daß der Zapfen in seiner Richtung quer zur Längsachse bewegbar ist.
13. Werkzeugwechselsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den hydrostatischen Druck erzeugende Verschiebeeinrich­ tung (43, 50, 52) auch auf das Verriegelungsglied (7.1, 7.2) einwirksam ist, das in die im Werkzeug (4.2, 4.4) vorhandene Einformung (46) eintauchbar führbar ist.
14. Werkzeugwechselsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Verriegelungseinrichtung ein Ring (43) ist,
  • - in dem Ring zumindest eine erste spiralförmige Vertiefung (44), in der das Verriegelungsglied (7.1) abstützbar ist, und zumindest eine zweite spiralförmige Vertiefung (45) vor­ handen ist, in der der erste Kolben (24.1) abstützbar ist.
15. Werkzeugwechselsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die den hydrostatischen Druck erzeugende Verschiebeeinrich­ tung ein Federpaket (50) enthält, das sowohl auf den ersten Kolben (24.3) als auch auf das Verriegelungsglied (7.2) ein­ wirksam ist.
16. Werkzeugwechselsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Federpaket (50) und Kolben (24.3) bzw. Federpaket (50) und Verriegelungsglied (7.2) zumindest ein Zwischen­ glied (52) vorhanden ist, das mit einem ersten Bereich an dem Kolben und mit einem zweiten Bereich an dem Verriege­ lungsglied drückend anliegt.
17. Werkzeugwechselsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden in Längsrichtung entgegengesetzten Endbereiche des Aufnahmekörpers so ausgebildet sind, daß ein erstes Werk­ zeugwechselsystem mit seinem einen Endbereich in dem anderen Endbereich eines zweiten Werkzeugwechselsystems einfügbar und in einer einem Werkzeug vergleichbaren Weise dort zen­ trierbar und/oder festspannbar bzw. arretierbar ist.
18. Werkzeugwechselsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmekörper Einformungen aufweist, in denen Kragglie­ der, die von einem in dem Aufnahmekörper einsitzenden Werk­ zeug wegstehen, eintauchbar sind.
19. Werkzeugwechselsystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kragglieder sich bei hohen Drehfrequenzen des Werkzeuges von demselben wegspreizende Schaftbereiche (42) sind.
20. Werkzeugwechselsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Positioniereinrichtung zwischen dem Werkzeug und der Aufnahme vorhanden ist, mit der eine bestimmte Lage des Werk­ zeugs bezüglich seiner Längsachse vorwählbar ist.
21. Werkzeugwechselsystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung ein Stift (31) ist.
22. Werkzeugwechselsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Kanal (32) zum Zuführen von Kühlmittel zu dem Werkzeug in der Aufnahme vorhanden ist, wobei über zumindest ein Dichtungselement (33) ein Verschmutzen des Werkzeugwech­ selsystems verhinderbar ist.
23. Werkzeugwechselsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Kammersystemen erzeugbare Druck so einstellbar ist, daß dadurch die zeitliche Abfolge des Zentrier-, Spann­ bzw. Arretiervorganges festlegbar ist.
DE3805527A 1988-02-23 1988-02-23 Werkzeugwechselsystem Ceased DE3805527A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3805527A DE3805527A1 (de) 1988-02-23 1988-02-23 Werkzeugwechselsystem
PCT/DE1989/000098 WO1989007996A1 (fr) 1988-02-23 1989-02-22 Systeme de changement d'outil

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3805527A DE3805527A1 (de) 1988-02-23 1988-02-23 Werkzeugwechselsystem

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3805527A1 true DE3805527A1 (de) 1989-08-31

Family

ID=6347922

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3805527A Ceased DE3805527A1 (de) 1988-02-23 1988-02-23 Werkzeugwechselsystem

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE3805527A1 (de)
WO (1) WO1989007996A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000013842A1 (de) * 1998-09-05 2000-03-16 Witzig & Frank Gmbh Werkzeugmaschine
DE19957218A1 (de) * 1999-11-27 2001-05-31 Actech Gmbh Adv Casting Tech Anordnung zum automatischen Wechsel von Schaftwerkzeugen an einer Antriebsspindel von Bearbeitungsmaschinen
WO2005115665A1 (en) * 2004-05-25 2005-12-08 Westwind Air Bearings Ltd Hydraulic chucks
DE202009000804U1 (de) * 2009-01-22 2010-03-11 Elha-Maschinenbau Liemke Kg Werkzeugmaschine
US20140145406A1 (en) * 2012-11-27 2014-05-29 Kennametal Inc. Hydraulic expansion chuck and method for producing such an expansion chuck

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4015149A1 (de) * 1990-05-11 1991-11-14 Renate Ruf Dehnspannfutter
US5516243A (en) * 1995-01-03 1996-05-14 Hydra-Lock Corporation Reamer chuck and tool expander
CN109434532A (zh) * 2018-11-28 2019-03-08 苏州市职业大学 气动式换刀装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE745845C (de) * 1939-12-02 1944-05-15 Hans Johann Hofer Einspannvorrichtung fuer Werkzeugmaschinen
DE761210C (de) * 1939-12-02 1953-08-31 Hans Johann Hofer Einspannvorrichtung fuer Werkzeugmaschinen
CH649728A5 (en) * 1979-11-29 1985-06-14 Schrepfer Rudolf Fastening device for tools having a cylindrical shank

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR884305A (fr) * 1942-07-20 1943-08-10 Perfectionnements apportés aux dipositifs de serrage pour machinesoutils
US2826420A (en) * 1954-01-08 1958-03-11 Karl A Klingler Hydraulic holding means for chucks and the like
FR2181126A5 (de) * 1972-04-18 1973-11-30 Trois P Prototypes Preci
US4116453A (en) * 1977-05-02 1978-09-26 Andre Eugene R Multi-part pressure chuck
DE2721337A1 (de) * 1977-05-12 1978-11-23 Hans Werner Dipl Ing Loeckmann Klemmring
US4402449A (en) * 1980-08-25 1983-09-06 Dubois Sr Russell E Method of making an expandable mandrel having a thin cylindrical sleeve and a pair of thick wall arcular ends
DE3116289C2 (de) * 1981-04-24 1986-08-14 Günter Horst 7927 Sontheim Röhm Spanndorn mit einer elastischen, hydraulisch dehnbaren Spannhülse
DE3148677C2 (de) * 1981-12-09 1986-04-10 Carl Hurth Maschinen- und Zahnradfabrik GmbH & Co, 8000 München Vorrichtung zum lösbaren radialen und axialen Spannen eines mit einer mittigen Bohrung versehenen Werkzeugs oder Werkstücks auf einem Dorn od. dgl.
DE3612243A1 (de) * 1984-12-19 1987-10-22 Gte Valeron Corp Einrichtung zum verbinden eines auswechselbaren werkzeugkopfes mit einer werkzeugspindel
DE8505534U1 (de) * 1985-02-27 1985-05-30 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn Spannvorrichtung an Werkzeugmaschinen
DE8518206U1 (de) * 1985-06-22 1985-08-01 Ledermann Gmbh + Co, 7240 Horb Antriebseinheit für rotierende Schaftwerkzeuge
SE459160B (sv) * 1985-12-09 1989-06-12 Waco Jonsereds Ab Anordning foer foerhindrande av relativroerelse mellan en verktygsspindel och en verktygshaallare
DE3631445A1 (de) * 1986-09-16 1988-03-17 Praezisions Werkzeug Und Spann Hydraulische dehnspanneinrichtung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE745845C (de) * 1939-12-02 1944-05-15 Hans Johann Hofer Einspannvorrichtung fuer Werkzeugmaschinen
DE761210C (de) * 1939-12-02 1953-08-31 Hans Johann Hofer Einspannvorrichtung fuer Werkzeugmaschinen
CH649728A5 (en) * 1979-11-29 1985-06-14 Schrepfer Rudolf Fastening device for tools having a cylindrical shank

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000013842A1 (de) * 1998-09-05 2000-03-16 Witzig & Frank Gmbh Werkzeugmaschine
US6348029B1 (en) 1998-09-05 2002-02-19 Witzig & Frank Gmbh Machine tool
DE19957218A1 (de) * 1999-11-27 2001-05-31 Actech Gmbh Adv Casting Tech Anordnung zum automatischen Wechsel von Schaftwerkzeugen an einer Antriebsspindel von Bearbeitungsmaschinen
DE19957218B4 (de) * 1999-11-27 2005-10-20 Actech Gmbh Adv Casting Tech Anordnung zum automatischen Wechsel von Schaftwerkzeugen an einer Antriebsspindel von Bearbeitungsmaschinen
WO2005115665A1 (en) * 2004-05-25 2005-12-08 Westwind Air Bearings Ltd Hydraulic chucks
DE202009000804U1 (de) * 2009-01-22 2010-03-11 Elha-Maschinenbau Liemke Kg Werkzeugmaschine
US20140145406A1 (en) * 2012-11-27 2014-05-29 Kennametal Inc. Hydraulic expansion chuck and method for producing such an expansion chuck
US9676037B2 (en) * 2012-11-27 2017-06-13 Kennametal Inc. Hydraulic expansion chuck and method for producing such an expansion chuck
US9889600B2 (en) * 2012-11-27 2018-02-13 Kennametal Inc. Hydraulic expansion chuck and method for producing such an expansion chuck

Also Published As

Publication number Publication date
WO1989007996A1 (fr) 1989-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3504905C2 (de)
DE102006005379B4 (de) Kombinationswerkzeug und Verfahren zur spanenden Bearbeitung eines Bohrlochs und dessen Bohrungsoberfläche
EP1602426A1 (de) Spanneinrichtung zum positionsgenauen Fixieren einer Spannzange an einem Spannfutter
DE19720823A1 (de) Werkzeug mit einem Grundkörper sowie Verfahren zur Bearbeitung von Bohrungen in einem Werkstück unter Verwendung eines solchen Werkzeuges
DE1602750C3 (de) Einrichtung zum Zuführen von Kühlmitteln in einem Spannfutter für Werkzeuge mit einem zylindrischen Werkzeugschaft
DE3926026C2 (de)
WO2007110213A1 (de) Spannvorrichtung für rotierende werkzeuge oder werkstücke
DE3805527A1 (de) Werkzeugwechselsystem
DE2821861A1 (de) Spannfutter
WO1996002346A1 (de) Werkzeugkopf mit axial verstellbarem spannfutter
DE2840129A1 (de) Befestigungsvorrichtung zum halten eines werkstuecks an einer werkzeugmaschine
DE10221507C1 (de) Dehnspanneinrichtung
DE3223748C2 (de)
DE3246994C2 (de)
EP3991892A1 (de) Zerspanungswerkzeug mit einer stelleinrichtung
CH432976A (de) Pneumatische oder hydraulische Betätigungsvorrichtung mit mechanischem oder hydraulischem Druckübersetzer für Spannwerkzeuge für Drehbänke aller Art
EP0160935B1 (de) Werkzeuganordnung
EP0554772B1 (de) Feinbohrwerkzeug
WO2005028148A1 (de) Schnittstelle eines werkzeugs
DE2737224C2 (de) Spannfutter
CH688766A5 (de) Palettenspannsystem.
DE102009011335C5 (de) Vorrichtung zum Einspannen eines eine ringförmige Wandung aufweisenden Werkstückes und Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung
EP1136160A1 (de) Werkstückhalteeinrichtung
EP1074323A1 (de) Vorrichtung mit einem justierbaren Einspannsystem
DE10338275A1 (de) Spannfutter zum Spannen empfindlicher Werkstücke bei der Bearbeitung

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8131 Rejection