DE9422037U1

DE9422037U1 - Milling machine with quick tool change

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Publication number: DE9422037U1
Application number: DE9422037U
Authority: DE
Original assignee: SCM SpA
Current assignee: SCM SpA
Priority date: 1993-05-19
Filing date: 1994-05-13
Publication date: 1997-09-04
Anticipated expiration: 2004-05-14

Description

EUROPEAN PATENT ATTORNEYSEUROPEAN PATENT ATTORNEYS

SCM GROUP S . P . A . KARL-HEINZ SCHAUMBURG, Dip],-lng. SCM GROUP S . P . A . KARL-HEINZ SCHAUMBURG, Dip],-lng.

Via Emilia 77 DIETER THOENES, Dipl.-Phys., Dr. rer.nat. Via Emilia 77 DIETER THOENES, Dipl.-Phys., Dr. rer.nat.

GERHARD THURN, Dipl.-Ing., Dr.-lng.GERHARD THURN, Dipl.-Ing., Dr.-lng.

1-47037 Rimini Italien1-47037 Rimini Italy

15. Juli 1997 S 8713 Abz.DE - THsp15 July 1997 S 8713 Abz.DE - THsp

Milling machine with quick tool change

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fräsmaschine zur Holzbearbeitung mit schnellem Werkzeugwechsel.The present invention relates to a milling machine for woodworking with quick tool changes.

Auf dem Gebiet der Holzbearbeitung sind insbesondere zur Bearbeitung der Kanten von Tafeln, Holzplatten und dergleichen Senkrechtfräsmaschinen (im folgenden der Einfachheit halber als "Fräsmaschinen" bezeichnet) bekannt, bei denen ein Fräswerkzeug oben an einer senkrecht stehenden Welle befestigt ist und sich oberhalb einer Arbeitsfläche erstreckt, auf der das zu bearbeitende Werkstück verschoben wird.In the field of woodworking, vertical milling machines (hereinafter referred to as "milling machines" for the sake of simplicity) are known, in particular for machining the edges of panels, wooden boards and the like, in which a milling tool is attached to the top of a vertical shaft and extends above a work surface on which the workpiece to be machined is moved.

Bei herkömmlichen Fräsmaschinen muß immer dann, wenn ein anderes Profil erzeugt werden soll, das alte Fräswerkzeug gegen ein neues ausgetauscht werden. Folglich müssen Werkzeuge verwendet werden, die Ausnehmungen mit demselben Durchmesser haben, um auf dieselbe Welle aufgesetzt werden zu können. Dadurch unterliegt das Werkzeug in seinem Aufbau bestimmten Einschränkungen.With conventional milling machines, whenever a different profile is to be produced, the old milling tool must be replaced with a new one. Consequently, tools must be used that have recesses of the same diameter in order to be able to be placed on the same shaft. This places certain restrictions on the tool's design.

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Bei anderen Fräsmaschinentypen ist das Werkzeug an einem austauschbaren Schaft montiert, um den oben geschilderten Nachteil zu überwinden. Das Werkzeug muß jedoch immer noch entfernt werden, um einen Zugang zum Schaft zu schaffen. Ferner hat sich gezeigt, daß die Mittel zum Befestigen des Schaftes schlecht zugänglich oder zumindest umständlich zu erreichen sind.In other types of milling machines, the tool is mounted on an interchangeable shaft to overcome the disadvantage described above. However, the tool still has to be removed to gain access to the shaft. Furthermore, the means for securing the shaft have been found to be difficult to access or at least awkward to reach.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Fräsmaschine anzugeben, die die Nachteile der gegenwärtig auf dem Markt erhältlichen Maschinen überwindet und insbesondere eine rasche Montage und Demontage des Werkzeuges ermöglicht, wobei Werkzeuge mit unterschiedlichem Innendurchmesser verwendet werden können.The object of the invention is to provide a milling machine which overcomes the disadvantages of the machines currently available on the market and in particular enables rapid assembly and disassembly of the tool, whereby tools with different inner diameters can be used.

Dieses Ziel wird durch eine Fräsmaschine zur Holzbearbeitung erreicht, die einen auf einer Basis angeordneten vertikalen rohrförmigen Ständer und eine drehbar in diesem gelagerte Hohlwelle umfaßt, welche an ihrem unteren Ende mit Drehantriebselementen verbunden ist, wobei die Fräsmaschine dadurch gekennzeichnet ist, daß oben an der Hohlwelle eine konische Aufnahme zur Koppelung mit dem konischen Zapfen eines Werkzeughalterschaftes vorgesehen ist, wobei Mittel vorgesehen sind, um den Zapfen in der Aufnahme festzuhalten und eine drehfeste Verbindung zwischen der Hohlwelle und dem Werkzeughalterschaft herzustellen, und wobei ferner Mittel vorgesehen sind, um den Zapfen aus der Aufnahme zu lösen und ein Herausnehmen des Werkzeughalterschaftes zu ermöglichen.This aim is achieved by a milling machine for woodworking, which comprises a vertical tubular stand arranged on a base and a hollow shaft rotatably mounted in it, which is connected at its lower end to rotary drive elements, the milling machine being characterized in that a conical receptacle is provided at the top of the hollow shaft for coupling to the conical pin of a tool holder shaft, means being provided to hold the pin in the receptacle and to produce a rotationally fixed connection between the hollow shaft and the tool holder shaft, and means being further provided to release the pin from the receptacle and to enable the tool holder shaft to be removed.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Fräsmaschine ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, welches lediglich beispielhaft in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist und nicht als Beschränkung zu verstehen ist.Further features and advantages of the milling machine according to the invention emerge from the following detailed description of a preferred embodiment, which is shown only by way of example in the accompanying drawing and is not to be understood as a limitation.

Dabei zeigt die einzige Figur einen senkrechten Schnitt der erfindungsgemäßen Fräsmaschine.The only figure shows a vertical section of the milling machine according to the invention.

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Wie in der Figur gezeigt, enthält die Fräsmaschine eine Platte 1 mit einem darauf montierten röhrenförmigen Ständer 2. Im Inneren des sich vertikal erstreckenden Ständers ist eine Hohlwelle 5 durch Lager 3 und 4 drehbar gelagert.As shown in the figure, the milling machine comprises a platen 1 with a tubular column 2 mounted thereon. Inside the vertically extending column, a hollow shaft 5 is rotatably supported by bearings 3 and 4.

Im unterhalb der Platte 1 liegenden Bereich der Hohlwelle 5 ist eine Riemenscheibe 6 an der Welle festgekeilt, die mittels eines nicht dargestellten Riemens durch einen an der Platte montierten Elektromotor angetrieben wird.In the area of the hollow shaft 5 located below the plate 1, a pulley 6 is wedged onto the shaft, which is driven by an electric motor mounted on the plate by means of a belt (not shown).

Die Riemenscheibe 6 ist mit der Hohlwelle 5 durch Ringe 7 und 8 mit keilförmigem Querschnitt starr verbunden, die durch einen Ring 9 zwischen der Riemenscheibe und der Hohlwelle eingekeilt sind.The pulley 6 is rigidly connected to the hollow shaft 5 by rings 7 and 8 with a wedge-shaped cross-section, which are wedged between the pulley and the hollow shaft by a ring 9.

Das obere Lager 4 ist durch eine Labyrinthdichtung geschützt, die von einem ersten, oben am Ständer 2 befestigten Ring 10 und einem zweiten, oben an der Hohlwelle 5 befestigten Ring 11 gebildet ist. Die zueinander weisenden Flächen der Ringe 10 und 11 haben konzentrische Erhebungen und Nuten, die ineinander eingreifen.The upper bearing 4 is protected by a labyrinth seal formed by a first ring 10 attached to the top of the stator 2 and a second ring 11 attached to the top of the hollow shaft 5. The facing surfaces of the rings 10 and 11 have concentric projections and grooves that engage with each other.

Die Hohlwelle 5 hat einen sich in axialer Richtung erstrekkenden zylindrischen Hohlraum 12, der sich am oberen Ende erweitert und eine sich nach oben ausweitende konische Aufnahme 13 bildet.The hollow shaft 5 has a cylindrical cavity 12 extending in the axial direction, which widens at the upper end and forms a conical receptacle 13 widening upwards.

Der sich komplementär verjüngende Zapfen 14 eines Werkzeughalterschaftes 15 ist in die konische Aufnahme 13 einführbar. Der Zapfen 14 ist vom Werkzeughalterschaft 15 durch eine Schulter 16 mit zwei diametral angeordneten Nuten 17 getrennt, in die zwei Vorsprünge 18 eingreifen, die oben an der Hohlwelle axial abstehen, um eine drehantriebsubertragende Verbindung herzustellen. Gemäß einem an sich bekannten Verfahren, welches hier somit nicht ausführlich beschrieben wird, wird das Werkzeug unter Verwendung von AbstandsringenThe complementarily tapered pin 14 of a tool holder shaft 15 can be inserted into the conical receptacle 13. The pin 14 is separated from the tool holder shaft 15 by a shoulder 16 with two diametrically arranged grooves 17, into which two projections 18 engage, which protrude axially at the top of the hollow shaft in order to produce a rotary drive-transmitting connection. According to a method known per se, which is therefore not described in detail here, the tool is

19 auf den Werkzeughalterschaft 15 aufgesetzt und durch eine Schraube 20, die in axialer Richtung in den Werkzeughalterschaft 15 eingeschraubt wird, an der Schulter 16 festgehalten, wobei eine Unterlegscheibe 21 verwendet wird, die durch Zähne 22 eine drehfeste Verbindung mit dem Werkzeughalterschaft 15 herstellt und damit eine Lockerung der Schraube 2 0 beim Anfahren und Abstoppen des Werkzeughalterschafts 15 verhindert. 19 is placed on the tool holder shaft 15 and held in place at the shoulder 16 by a screw 20 which is screwed axially into the tool holder shaft 15, whereby a washer 21 is used which, through teeth 22, creates a rotationally fixed connection with the tool holder shaft 15 and thus prevents the screw 20 from loosening when the tool holder shaft 15 is started and stopped.

Am unteren Ende des Zapfens 14 ist ein koaxialer pilzförmiger Stiel 2 3 angeschraubt. Ein klemmhulsenartiges Element 24 vom zylindrisch aufweitbaren Typ wirkt mit dem Stiel 23 zusammen.A coaxial mushroom-shaped stem 23 is screwed onto the lower end of the pin 14. A clamping sleeve-like element 24 of the cylindrically expandable type cooperates with the stem 23.

Die Klemmhülse 24 wird im wesentlichen von Sektoren gebildet, die in radialen Ebenen verschwenkbar sind und deren obere Enden nach außen gebogen sind, um mit einem Widerlager in Eingriff zu treten, das von einer ringförmigen Stufe 25 gebildet ist, welche durch eine Aufweitung im Übergangsbereich zwischen der konischen Aufnahme 13 und dem zylindrischen Hohlraum 12 der Hohlwelle 5 entsteht.The clamping sleeve 24 is essentially formed by sectors which can be pivoted in radial planes and whose upper ends are bent outwards in order to engage with an abutment which is formed by an annular step 25 which is created by a widening in the transition region between the conical receptacle 13 and the cylindrical cavity 12 of the hollow shaft 5.

Die Sektoren der Klemmhülse haben ferner innere Unterschneidungen, um mit dem Kopf des Stieles 23 und mit einem Stift 26 in Eingriff zu treten, welcher oben an einem in dem zylindrischen Hohlraum 12 geführten Stehbolzen 2 7 befestigt ist.The sectors of the clamping sleeve also have internal undercuts in order to engage with the head of the stem 23 and with a pin 26 which is fastened at the top to a stud bolt 27 guided in the cylindrical cavity 12.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß bei einer nach unten gerichteten Betätigung des Stehbolzens 27 die Klemmhülse 24 mit dem Widerlager 25 zusammenwirkt, sich schließt und mit dem Stiel 2 3 in Eingriff tritt, so daß der Schaft 14 in die Aufnahme 13 gepreßt wird.From the above description it is clear that when the stud bolt 27 is actuated downwards, the clamping sleeve 24 interacts with the abutment 25, closes and engages with the stem 23, so that the shaft 14 is pressed into the receptacle 13.

Die vom Stehbolzen 27 ausgeübte Zugkraft wird von einem Federpaket 28 erzeugt, das in einem Raum 29 aufgenommen ist, welcher zwischen dem Bolzen 27 und der Hohlwelle 5 ausgebildet ist und genauer gesagt durch eine Verringerung des Außendurchmessers des Bolzens 2 7 und eine Erweiterung des zylin-The tensile force exerted by the stud bolt 27 is generated by a spring assembly 28, which is accommodated in a space 29 formed between the bolt 27 and the hollow shaft 5 and, more precisely, by a reduction in the outer diameter of the bolt 27 and an expansion of the cylindrical

drischen Hohlraumes 12 entsteht. Das Federpaket 28 stützt sich oben an einem Ring 30, der von radialen Schrauben 31 festgehalten wird, und unten an einer Hülse 32 ab, die am unteren Ende des Bolzens 27 angeschraubt und in der Hohlwelle 5 über einen Dichtungsring 3 3 zentriert ist.tric cavity 12. The spring assembly 28 is supported at the top by a ring 30, which is held in place by radial screws 31, and at the bottom by a sleeve 32, which is screwed onto the lower end of the bolt 27 and is centered in the hollow shaft 5 via a sealing ring 33.

Eine an der Platte 1 mittels eines Trägers 3 5 befestigte Hebevorrichtung 34 dient zur Betätigung des Stehbolzens 27 in der Richtung, in der sich die Klemmhülse 24 öffnet und der Werkzeughalterschaft 15 somit herausgenommen werden kann.A lifting device 34 attached to the plate 1 by means of a carrier 35 serves to actuate the stud bolt 27 in the direction in which the clamping sleeve 24 opens and the tool holder shaft 15 can thus be removed.

Die Hebevorrichtung 34 hat eine zur Hohlwelle 5 koaxiale Stange 3 6 sowie eine Schulter 37, die zusammmen mit einem unterhalb der Riemenscheibe 6 an der Hohlwelle 5 angeordneten Flanschring 38 eine Kammer 39 bildet, in der zwei Sensoren 40 und 41 aufgenommen sind, die die axiale Lage des Bolzens 27 und der Stange 36 erfassen. Ein dritter Sensor, in der Zeichnung nicht dargestellt, wirkt mit dem Ring 38 zusammen, um eine Drehung der Hohlwelle 5 zu erfassen. Die Kupplung zwischen dem Flanschring 38 und der Schulter 37 ist durch eine glockenförmige Aufweitung 42 der Riemenscheibe 6 geschützt.The lifting device 34 has a rod 36 coaxial with the hollow shaft 5 and a shoulder 37 which, together with a flange ring 38 arranged below the pulley 6 on the hollow shaft 5, forms a chamber 39 in which two sensors 40 and 41 are accommodated which detect the axial position of the bolt 27 and the rod 36. A third sensor, not shown in the drawing, interacts with the ring 38 to detect rotation of the hollow shaft 5. The coupling between the flange ring 38 and the shoulder 37 is protected by a bell-shaped widening 42 of the pulley 6.

Die beschriebene Fräsmaschine wird durch eine Buchse 43 ergänzt, die an der Basis der Maschine montiert ist und ein Kippen des Ständers 2 relativ zur Vertikalen ermöglicht. Der Ständer 2 ist ferner entlang der Buchse 43 verstellbar, um die Anordnung des Werkzeuges relativ zur Arbeitsfläche zu bestimmen. The milling machine described is complemented by a bushing 43 mounted on the base of the machine and allowing tilting of the column 2 relative to the vertical. The column 2 is also adjustable along the bushing 43 in order to determine the arrangement of the tool relative to the work surface.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist entnehmbar, daß der Hauptvorzug der erfindungsgemäßen Maschine die Bereitstellung eines schnellen und zuverlässigen Systems zum Werkzeugwechsel ist. Ausgehend von einem Zustand mit montiertem Werkzeug, wie in der Figur gezeigt, wird die Hebevorrichtung 3 4 betätigt, und es öffnet sich aufgrund der Einwirkung der Stange 3 6 auf den Stehbolzen 27 zunächst die Klemmhülse 24. Durch die Weiterbewegung des Stehbolzens 27 wird der Stift 2 6 gegen denFrom the above description it can be seen that the main advantage of the machine according to the invention is the provision of a fast and reliable system for changing tools. Starting from a state with the tool mounted, as shown in the figure, the lifting device 3 4 is actuated and the clamping sleeve 24 opens due to the action of the rod 3 6 on the stud bolt 27. The further movement of the stud bolt 27 pushes the pin 2 6 against the

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Stiel 23 geschoben und der Zapfen 14 aus der Aufnahme 13 ausgestoßen. The stem 23 is pushed and the pin 14 is ejected from the holder 13.

Nach dem Einsetzen des Zapfens eines neuen Werkzeughalterschafts mit einem anderen Werkzeug in die Aufnahme 13 wird die Hebevorrichtung 34 inaktiviert und das Federpaket 28 zieht den Stehbolzen 27 nach unten, so daß sich die Klemmhülse 24, wenn sie mit dem Widerlager 25 in Eingriff tritt, um den Kopf des Stieles 23 schließt und den Zapfen in der Aufnahme 13 festhält.After inserting the pin of a new tool holder shaft with a different tool into the holder 13, the lifting device 34 is deactivated and the spring assembly 28 pulls the stud bolt 27 downwards so that the clamping sleeve 24, when it engages the abutment 25, closes around the head of the shaft 23 and holds the pin in the holder 13.

Gemäß einem speziellen Aspekt der Erfindung sind im Stehbolzen 27 und in der Stange 36 axial verlaufende Kanäle 44 bzw. 45 vorgesehen, die miteinander in Verbindung treten, wenn die Stange 3 6 nach oben bewegt wird. Um den Ausgang des Kanals 44 ist zweckmäßigerweise eine Dichtung 46 gelegt, die eine frontale Dichtung zwischen den einander zugewandten Enden des Bolzens 27 und der Stange 36 bildet.According to a special aspect of the invention, axially extending channels 44 and 45 are provided in the stud bolt 27 and in the rod 36, respectively, which communicate with each other when the rod 36 is moved upwards. A seal 46 is expediently placed around the outlet of the channel 44, which forms a frontal seal between the facing ends of the bolt 27 and the rod 36.

Der Kanal 44 endet oben an der Klemmhülse 24. Der Kanal 45 ist beim Werkzeugwechsel mit einer Druckluftguelle verbunden, so daß beim Einwirken der Stange 3 6 auf den Bolzen 27 zum Ausstoßen des Zapfens 14 aus der Aufnahme 13 die über die Kanäle 44 und 45 zugeführte Druckluft die konische Kupplungsfläche sauber hält und ein Eindringen von Teilchen (Späne bzw. Staub), das die Präzision der Kupplung beeinträchtigen könnte, verhindert. Gleichzeitig kann das Ableiten der Luft nach außen als Anzeige für den Schritt des Werkzeugwechsels dienen.The channel 44 ends at the top of the clamping sleeve 24. The channel 45 is connected to a compressed air source when changing tools, so that when the rod 3 6 acts on the bolt 27 to eject the pin 14 from the holder 13, the compressed air supplied via the channels 44 and 45 keeps the conical coupling surface clean and prevents the ingress of particles (chips or dust) that could impair the precision of the coupling. At the same time, the discharge of air to the outside can serve as an indicator for the tool change step.

Die Anordnung der Sensoren 40 und 41 hat sich als vorteilhaft erwiesen. Dabei zeigt eine nicht korrekte Ausrichtung der Hülse 3 2 gegenüber dem Sensor 4 0 an, daß der Zapfen 14 nicht richtig in die Aufnahme 13 eingeführt ist, während der Sensor 41 die Maschine anhält, wenn die Stange 3 6 in einer angehobenen Position ist.The arrangement of the sensors 40 and 41 has proven to be advantageous. Incorrect alignment of the sleeve 3 2 with respect to the sensor 4 0 indicates that the pin 14 is not correctly inserted into the seat 13, while the sensor 41 stops the machine when the rod 3 6 is in a raised position.

Sofern technische Merkmale in den beigefügten Ansprüchen mit Bezugszeichen bezeichnet sind, dienen diese Bezugszeichen lediglich dazu, die Verständlichkeit der Ansprüche zu erhöhen. Derartige Bezugszeichen beschränken demnach in keiner Weise den Umfang des jeweiligen mit einem Bezugszeichen bezeichneten Elementes.If technical features are designated with reference symbols in the appended claims, these reference symbols serve only to increase the comprehensibility of the claims. Such reference symbols therefore in no way limit the scope of the respective element designated with a reference symbol.

Claims

— 8 — Claims

1. Milling machine for woodworking, with a vertical tubular stand (2) mounted on a base (1) and a hollow shaft (5) which is rotatably mounted in the tubular stand (2) and connected at its lower end to rotary drive elements, characterized in that a conical receptacle (13) for coupling with a tapered pin (14) of a tool holder shaft (15) is provided at the top of the hollow shaft (5), that means (23, 24, 27) are provided to hold the pin (14) in the receptacle (13) and to produce a rotationally fixed connection between the hollow shaft (5) and the tool holder shaft (15), and that means (34) are also provided to release the pin (14) from the receptacle (13) and to enable the tool holder shaft (15) to be removed.

2. Milling machine according to claim 1, characterized in that the means for retaining the pin in the housing comprise a stud bolt (27) which is slidably received in the hollow shaft (5) and has a clamping sleeve (24) at one end, elastic pulling means (28) being provided for adjusting the bolt (27) from a position in which the clamping sleeve (24) is open to receive a stem (23) of the pin (14) to a position in which the clamping sleeve (24) is closed to couple to the stem (23), and the elastic means (28) retain the pin (14) in the housing (13).

3. Milling machine according to claim 2, characterized in that the elastic means consist of a spring assembly (28) which is accommodated in a space (29) formed between the hollow shaft (5) and the bolt (27) and is located on one side on a shoulder (30) of the hollow shaft (5) and

on the other side on a shoulder (32) of the bolt (27).

4. Milling machine according to claim 2 or 3, characterized in that the clamping sleeve (24) is an expandable clamping sleeve, the sectors of which close around the stem (23) of the pin (14) when they engage with an abutment (25) arranged in the hollow shaft.

5. Milling machine according to one of the preceding claims, characterized in that the means for releasing the pin (14) from the receptacle (13) comprise a lifting device (34) whose rod (36) acts axially on the bolt (27).

6. Milling machine according to claim 5, characterized in that sensors (40, 41) are also provided which are designed to detect the position of the bolt (27) and the rod (36) and to stop the milling machine during the tool change.