DE3805527A1 - Werkzeugwechselsystem - Google Patents
WerkzeugwechselsystemInfo
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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.
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DE3805527A DE3805527A1 (de) | 1988-02-23 | 1988-02-23 | Werkzeugwechselsystem |
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---|---|
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WO (1) | WO1989007996A1 (de) |
Cited By (5)
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)
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)
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)
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 |
-
1988
- 1988-02-23 DE DE3805527A patent/DE3805527A1/de not_active Ceased
-
1989
- 1989-02-22 WO PCT/DE1989/000098 patent/WO1989007996A1/de unknown
Patent Citations (3)
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)
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 |
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