WO1989007996A1 - Tool change system - Google Patents
Tool change system Download PDFInfo
- Publication number
- WO1989007996A1 WO1989007996A1 PCT/DE1989/000098 DE8900098W WO8907996A1 WO 1989007996 A1 WO1989007996 A1 WO 1989007996A1 DE 8900098 W DE8900098 W DE 8900098W WO 8907996 A1 WO8907996 A1 WO 8907996A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- tool
- tool changing
- changing system
- unit
- piston
- 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
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
- B23B31/02—Chucks
- B23B31/24—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means
- B23B31/30—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using fluid-pressure means in the chuck
- B23B31/305—Chucks 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
- B23B31/02—Chucks
- B23B31/10—Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
- B23B31/107—Retention by laterally-acting detents, e.g. pins, screws, wedges; Retention by loose elements, e.g. balls
- B23B31/10741—Retention by substantially radially oriented pins
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
- B23B31/005—Cylindrical shanks of tools
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
- B23B31/02—Chucks
- B23B31/10—Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
- B23B31/107—Retention by laterally-acting detents, e.g. pins, screws, wedges; Retention by loose elements, e.g. balls
- B23B31/1072—Retention by axially or circumferentially oriented cylindrical elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
- B23B31/02—Chucks
- B23B31/10—Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
- B23B31/107—Retention by laterally-acting detents, e.g. pins, screws, wedges; Retention by loose elements, e.g. balls
- B23B31/1075—Retention by screws
- B23B31/1076—Retention by screws with conical ends
Definitions
- the invention relates to a tool changing system with a receiving body for a tool and / or workpiece to be picked up by means of a stretching device, with thin-walled outer wall areas in the mounting which are adjacent to a first chamber system filled with a pressure medium, with a displacement device , with which a hydrostatic pressure can be generated in the first chamber system, whereby the thin wall areas against the one to be absorbed
- Tools are applied, that the same in the receiving cen- trierbar and / or exciting durable, ben with a first Kol ⁇ and filled with a pressure medium second Kammer ⁇ system that verbun ⁇ flow-connected with the first chamber system 'as well as with the is connected to the first piston in such a way that a pressure can be built up in the second and thus also in the first chamber system by moving this piston. is.
- Tool changing systems of various types are known in which hydraulic fluid is used as the pressure medium.
- the tool to be clamped is centered via a holding cone.
- Another known embodiment uses a cylindrical receptacle, e.g. B. the so-called ABS system.
- These tool clamping systems are secured and fastened, for example, by means of a bolt system which clamps the tool changing system in the spindle, or by means of a cylinder screw (expansion screw) which is arranged centrally and connects the tool changing system to the spindle.
- a disadvantage of all previous systems are the poor roundness, due to the functional principle! properties.
- the previous tool change systems are susceptible to contamination due to their "open" design.
- ABS system has further disadvantages due to tension in the area and the inadequate controllable influence of the entire tension state.
- Removable parts such as unsecured screws, represent danger points of previous tool change systems.
- these clamping systems are unsuitable when it comes to the highest precision in concentricity and repeat accuracy.
- these properties are of crucial importance, especially for high-speed machining.
- a tool changing system of the generic type which has a first chamber system with only a single chamber, is not optimal in terms of its centering properties, which in turn has a negative effect on the concentricity and repeat accuracy.
- there is a high manufacturing cost which places narrow limits on the economic use of such a tool changing system.
- the invention has for its object to provide a tool changing system of the type mentioned, which is characterized by best concentricity and good repeatability and at the same time opens the way to a simplified and therefore cheaper production.
- the tool changing system should also be able to be inserted into the receptacle without play. For safety reasons, there should not be any easily removable parts.
- the Werk ⁇ tool change system should also insensitive against pollution Ver ⁇ "z. B. by cooling water and chips and his ness same time feature a high elasticity and great rigidity, which is absolutely necessary in view of the required high precision.
- the tool changing system according to the invention is characterized in accordance with claim 1 in that the first chamber System contains several communicating chambers, which are aligned in groups of at least one chamber so that the tool can be centered and / or held in an exciting manner in the receiving body.
- a very high centering accuracy can be achieved by dissolving the first chamber system into several independent chambers, since it is possible to first center the tool / workpiece specifically over certain contact surfaces and then to clamp it in the receptacle.
- the tool changing system according to the invention is additionally characterized by a device for locking the tool, which has a particularly advantageous effect when such tool changing systems are used in the context of fully automatic production.
- the pressure-generating displacement device has at least one first piston in the form of an annular piston, the central longitudinal axis of which coincides with the longitudinal axis of the receiving body, and the first chamber system contains one or more chambers communicating with one another.
- the independent claim 24 of the body dividend ⁇ consists of 'at least two parts, namely a base unit and a stretching unit.
- the stretching unit has the receptacle for a workpiece and / or tool to be held and the holding area of the base unit and the stretching unit are designed such that the first chamber system can be produced by joining the base unit and the stretching unit.
- the basic unit is constructed from an outer base body and an inner base body according to the characterizing features of claim 42, the expansion unit is attached to the inner base body, a spring unit is present between the inner base body and the outer base body, and the outer base body is suitable for inclusion in a machine tool and forms a play-free bearing unit for the inner base body, which is only one Relative displacement activating the spring unit in the longitudinal direction of the axis of rotation of the basic unit enables.
- the tool changing system is characterized in that a locking device is provided which is present in the locked state with little play, ie floating in the receiving body.
- This floating bearing ensures that the clamped tool can always be precisely aligned in the base body; when the thin wall regions in the base body holding the tool are expanded, the thin ones that expand inward shift Wall areas the workpiece together with the locking device in the exact position for the workpiece.
- Such a tool changing system is not only precisely positionable in a simple manner, but also safe to use, since if the pressure built up by the pressure medium drops, the workpiece cannot fall out of the base body due to its locking. Special embodiments for such a locking device can be found in subclaims 46 to 49.
- Figure 1 is a schematic diagram of the tool changing system.
- Fig. 2 is a schematic diagram of the cam ring
- FIG. 3 shows the development of the cam ring according to FIG. 2;
- FIG. 4 shows a further section through the tool change system according to FIG. 1;
- Fig. 5 is a sectional view of the tool changing system of FIG. 1, through the expansion chambers in the untensioned
- FIG. 6 shows a sectional illustration of the tool changing system according to FIG. 1, through the expansion chambers in the clamped state with the workpiece;
- Fig. 7 is a Schn tdarstel ung 1 "by the tool change - the system of Figure 1, wherein only one expansion chamber.
- FIG. 8 shows a basic illustration of a further embodiment of the tool changing system
- FIG. 11 shows a basic illustration of a tool change system which is tensioned via a pull rod
- FIG. 12 shows a basic illustration of a tool change system which is tensioned via a spring assembly
- FIG. 13 shows a sectional illustration of a tool change system with a base unit and an expansion unit, the base unit t having an inner and outer base body and the inner base body being mounted in the outer base body;
- Fig. 14 is a section tdarstel! by a tool changing system with an expansion unit and a base unit, the expansion unit having recesses from its side facing the base unit to form the first chamber system;
- 15 shows a sectional view through a tool changing system with a base unit, stretching unit and locking device through the stretching unit; 16 shows a sectional view through the tool changing system according to FIG. 15 along the line 16-16.
- a base body 1 of a tool changing system is firmly connected to a receptacle 3 by means of several screws 2.
- the receptacle 3 is designed as a steep taper, for example.
- the screws 2 are secured against unintentional loosening.
- the connection of receptacle 3 and base body 1 can also be carried out in other ways, for. B. by gluing, soldering, welding or as a one-piece design.
- the tool 4 is inserted into the receiving bore 5 of the basic body 1, locking pins 7 being pushed radially outward with the insertion part 6 which forms a front-side taper. As a result, locking pins 8 are made
- the tooling 4 is centered and clamped via a cam ring 12.
- the cam ring 12 has one or more bevels 13 or 23, the angle of inclination of which can be different.
- the clamping piston 14, 24 engage in these bevels 13, 23 clamping piston 14, "24 a.
- the cam ring 12 By rotating the cam ring 12 are these bevels 13, 23 with their D chtungs instituten 15, 25 axially displaced and in each case a specific defined hydrostatic pressure p or p is generated in two separate chamber systems 16 or 26, the chambers 18 and the expansion chambers 28 are thereby produced with the respective pressure via ring channels 17 or 27
- Each chamber 18 interacts with a clamping bolt 20, which in turn presses against a locking pin 7.
- the desired pressures p, p can be set as desired by the design dimensioning of the clamping pistons 14, 24 Pressure increase per degree of rotation of the cam ring 12 is determined by the respective angle of inclination of the bevels 13, 23.
- expansion chambers 28 represent cylindrical indented cutouts and, in accordance with FIGS. 5, 6, are designed such that the pressure p z generated by the actuation of the cam ring 12 causes a certain deformation 29 of the expansion chamber 28, corresponding to FIG. 6.
- the wall thickness s of the expansion chambers 28 is adapted to the particular clamping task. 5, 6, the tool 4 is centered on the center of the axis. This process can be seen from FIGS. 5, 6, where, for example, four groups of two expansion chambers 28 are circumferentially evenly distributed.
- expansion chambers 28 can also be carried out.
- the individual expansion chambers 28 can also be operated separately, i. H. if necessary, different hydrostatic pressures must also be applied. This can be advantageous according to the invention if the tool 4 initially has a certain measurable offset in the tool changing system, which is compensated for by the choice of a certain pressure distribution within the expansion chambers 28.
- the advantage of the embodiment according to FIGS. 5, 6 is that the tool changing system can be constructed very stiffly due to the large number of expansion chambers 28.
- the expansion chambers -28 can also be easily manufactured and manufactured is another advantage.
- the clamping process of the tool 4 is initiated by further turning the cam 12. This is done in analogy to the centering process of the tool already described (cf. FIG. 1).
- the sealing element 19 and clamping bolt 20 are pressed firmly against the locking pin 7.
- the locking pins 7 cause a force component in the axial direction, which is greater than the centering force acting in the radial direction, via a bevel 21 of the pin 7 and the annular groove 11. This can be done constructively by specifying the respective chamber pressures p and p.
- the tool 4 is pressed firmly against the plane system 10 in the longitudinal direction. In accordance with the invention this ensures that the central axis of the tool 4 and the central axis of the tool changing system are aligned in parallel and centered at the same time.
- the tool 4 is thus securely clamped and centered. Additional mechanical securing in the event of a possible drop in pressure in the hydraulic system 16, 17, 18 is achieved by a plurality of securing balls 22 which limit the paths of the locking pins 7.
- the tool 4 is thus secured in two ways. This is particularly important in the case of automatically controlled manufacturing processes.
- a positioning pin 31 is provided according to the invention, which is provided in the area of the plane contact 10 between the tool 4 and the base body 1.
- a coolant channel is designated 32.
- the sealing element 33 prevents contamination of the tool changing system.
- Another embodiment of the tool changing system according to the invention consists in designing the receptacle 3 of a tool changing system in such a way that it can be inserted into a second tool changing system and centered and clamped therein. This makes it possible, for example, to simulate an extension of the drive axis or to hold tools with different clamping diameters. This increases the flexibility of this clamping system with regard to its use.
- the tool changing system can be operated manually, for example by means of a suitable wrench, or automatically.
- automatic actuation it makes sense to lock the cam ring 12 by means of gripping pliers and to rotate the cam ring 12 and thus to actuate the tool change system via the spindle drive of the machine.
- the tool changing system according to the invention can be used for the most varied fields of application. It is conceivable and possible to clamp tools of the most neat kind as well as to hold workpieces for clamping purposes.
- the symmetrical structure and the rigid design are of decisive advantage, in particular at high rotational frequencies.
- the system is therefore preferably suitable for high-speed machining.
- the tool changing system has a vibration-damping effect. This ensures a high surface quality of the workpieces to be machined and a simultaneous increase in tool life. It is therefore readily apparent that an important application of this tool changing system is in the area of modern manufacturing processes. In particular, this is due to the features mentioned such as highest round! Accuracy, double security when clamping, insensitivity to dirt, rigid construction with large clamping forces and increased service life of the insert tools achieved through good vibration damping properties.
- FIG. 8 is a schematic 'diagram of another Ausure ⁇ tion the tool change system illustrated.
- a clamping nut 34 meshes on an external thread 35 present on a base body 1.1. By screwing in the clamping nut 34 by means of the thread 35, it is displaced in the axial direction. Contamination of the thread 35 and of an annular piston 36, which corresponds functionally to the tensioning piston 24 and which is present radially symmetrically to the longitudinal axis, is prevented by a sealing element 37. If the clamping nut 34 r is actuated, the annular piston 36 is simultaneously displaced accordingly. To reduce the friction losses, several balls 38 or other friction-reducing elements are provided here.
- the annular piston 36 generates a hydrostatic pressure in the chamber system 40 via the ring-shaped sealing element 39, which is supplied via capillaries 41 to a centrally arranged expansion chamber 28.1.
- the deformation and thus the clamping force of the tool change can therefore be achieved via the clamping nut 34 Systems can be adjusted dosed.
- a tool 4.1 is provided with a shaft 42 slotted at its end.
- the design of the tool shank 42 ensures that, as a result of the centrifugal force at high rotational frequencies, an additional holding force is generated which acts as an additional dynamic stabilization.
- FIG. 9 shows the basic illustration of a tool change system which is stretched over a spiral ring.
- a tool 4.2 is inserted into a base body 1.2, which is clamped and fixed via a spiral ring 43
- spiral-shaped recesses 44 are machined into the spiral ring 43, in which one or more locking pins 7.1 are guided, which serve to fix the position of a tool 4.2, and further spiral-shaped recesses 45 are used to tension pistons 24.1 and sealing
- the locking pins 7.1 are here, for example, introduced into the fixing groove 46 of the tool 4.2, the locking pins 7.1 are guided over the spiral recesses 44. 25th
- tool changing system of FIG. 11 is a tool 4.3 and / or the workpiece via a drawbar '47 which is centrally passed through a spindle 48 of the Werk ⁇ generating machine, tensioned.
- a thread 49 is provided here as an example to secure the tool 4.3.
- the tool 4.3 is seated in a base body 1.3, which in turn is to be fastened in the spindle 48. Both the tool in the base body and the base body In the spindle are held by means of the stretching technology.
- a tensioning piston 24.2 with the sealing element 25.2 is simultaneously axially displaced and a hydrostatic pressure is generated in a chamber system 26.2 in the base body 1.3.
- This pressure is generated via first capillaries 41.1 fed to a first expansion chamber 28.3, which is present in the outer circumferential area of the base body. Further capillaries 41.2 branch off from this expansion chamber 28.3 to form a further expansion chamber 28.4, which is present in the inner peripheral region of the base body 1.3.
- the base body can be clamped in the spindle via the first expansion chamber 28.3 and the tool can be clamped in the base body via the second expansion chamber 28.4.
- the tool 4.3 can also be non-positively centered and clamped.
- the force required to actuate the tensioning piston 24.3 is applied by a spring assembly 50, in this case, for example, a disk spring assembly, which is introduced into the base body 1.4.
- the spring assembly 50 transmits its force via an intermediate element 51 to one or more transmission pins 52, which in turn actuate both the tensioning piston 24.3 and the locking pin 7.2.
- the locking pins 7.2 engage in a fixing groove 46, which is located in a tool 4.4, ' egg n.
- the spring assembly 50 can be tensioned again, for example.
- the expansion sleeve 68 designed as a cylindrical sleeve has on its outside an upper annular groove-like recess 70 and a lower annular groove-like recess 71.
- the expansion sleeve 68 is guided in the first base body 64 by means of a first press fit 72 and a second press fit 74 within a bore 75 present in the first base body 64.
- a fixing device in the special embodiment example a union nut 76, is provided.
- the design of the fixing device as a flange ring can be considered.
- the thread of the union nut 76 engages in an external thread provided on the first base body 64.
- the thread surfaces of the union nut 76 and those of the external thread can be glued together.
- the expansion sleeve 68 and the first base body 64 are designed in the end region facing the workpiece to be clamped in such a way that the expansion sleeve 68 is pressed onto the first base body 64 via corresponding contact surfaces 77 when the union nut 76 is screwed in, as a result of which both an axial fixation and a torque ⁇ ment fixation of the expansion sleeve 68 is guaranteed.
- the wall thickness of the cylindrical sleeve of the expansion sleeve 68 is somewhat reduced.
- an O-ring is arranged in the wall of the first base body as a sealing means, so that when the expansion sleeve 68 is inserted in the first base body 64, the expansion ring 68 Rings 78 lying outer wall areas of the expansion sleeve 68 and the wall of the bore 75 of the first base body 64, a chamber system is formed.
- the O-rings 78 are special plastic rings that ensure the tightness of the chamber system even with large pressures.
- An 'this chamber system includes an existing basic body 64 in the first oil passage 80 on, with about the chamber system
- Hydraulic oil is supplied.
- This oil passage 80 is not engaged with one another in Fig. 13 in detail dargestell th 'zwei ⁇ th chamber system in connection which can be acted upon in a conventional manner with pressure, whereby the expansion sleeve in the region between the annular groove-like recesses 70, 71 to the rotational axis R expands the hydraulic expansion chuck and thereby enables centering and / or clamping of a workpiece.
- a pin can alternatively be provided in the area below the lower annular groove-like recess of the expansion sleeve.
- a flanged edge is provided in the region of the opening of the bore 75 of the base body 64, which is deformed accordingly after the expansion sleeve has been installed in order to secure the expansion sleeve in its installed position.
- the end face of the stretching unit could be smooth and with a larger size
- the expansion sleeve then has, as it were, a circumferential, transversely projecting collar on the end face, through which it can be fastened to the first base body with the aid of, for example, screws, rivets or the like.
- the expansion unit thus receives an axial fixation as well as a torque fixation.
- a chamber system is created from the expansion sleeve and base body.
- the second base body 66 has a conical shape, the outer wall regions 79 of which are inclined in accordance with the cone 1 of the work spindle 20.
- the first base body 64 is mounted without play, in such a way that a relative displacement between the two base bodies in the direction of the axis of rotation R of the hydraulic expansion chuck 60 is possible, but a relative movement perpendicular to the axis of rotation R is prevented.
- the first base body 64 has flange regions 82 which protrude beyond the second base body 66 and which at least in regions have outer surfaces 84 which are designed in accordance with the shape of the opposite outer surfaces of the working spindle 62.
- the above-described mounting of the first base body 64 in the second base body 66 is ensured by means of linear ball bearings 86.
- a plate spring assembly 87 is arranged symmetrically to the rotation axis R.
- the hydraulic expansion chuck 60 is introduced, the same is first drawn into the conical recess of the spindle by means of a pull bolt 88.
- the outer surface 79 of the second base body 66 lies against the inner wall of the spindle cone.
- the first base body 64 can be drawn further into the spindle by means of the pull bolt 88. This is a in the plate spring assembly 87
- sealants for example an O-ring 89 present in the wall of the second basic body 66, are present between the first basic body 64 and the second basic body 66.
- FIG. 14 there is a base body 92 suitable as a taper 1 cone and an expansion sleeve 96 containing the receptacle 94 for a workpiece.
- the expansion sleeve 96 like the expansion sleeve according to FIG. 13, is fixed in the installed state with respect to the position of the base body 92 by means of a union nut 98.
- the expansion sleeve 96 is also guided by means of a first press fit 100 and a second press fit 102 in the corresponding contact surfaces of the base body 92.
- the expansion sleeve 96 From the side facing the base body 92, the expansion sleeve 96 initially has open recesses 104 which are arranged parallel to the axis of rotation R of the expansion chuck 90 and which, when the expansion sleeve 96 is installed, form the first chamber system in the base body 92.
- this chamber system is formed by an annular recess 104 arranged around the receptacle 94.
- the sealing This chamber system 104 is operated by means of an O-ring 106 which is introduced into the recess 104 and is, for example, mounted on a support ring 108, this Teflon ring being supported on an inserted steel ring 110.
- the steel ring In the installed state of the expansion sleeve 96, the steel ring is supported on a correspondingly opposite flat surface of the base body 92.
- This steel ring 110 is used as an insert and is used to set the active clamping length of the expansion sleeve 96.
- the recesses 104 are preferably produced by electrical discharge machining.
- a bore 112 which forms the first half of an oil channel, adjoins the recess 104 and runs obliquely downwards.
- a corresponding second bore 114 is present in the base body 92 and forms the other half of the oil channel.
- a further chamber system adjoins this oil channel, which can be loaded with the pressure required for clamping a workpiece, and which is not shown in FIG. 14.
- a circumferential ring channel 116 is provided on the outside of the expansion sleeve 96 facing the base body 92 at the level of the opening of the first bore 112, so that the expansion sleeve 96 can be installed in any rotated position relative to the base body 92 without the hydraulic Connection of the first half 112 of the oil channel and the second half 114 of the oil channel is interrupted.
- This ring channel 116 is sealed by means of two 0-rings correspondingly arranged on the outside or inside of the ring channel 116.
- the base body 122 In the hydraulic expansion chuck 120 shown in FIG. 15, only its upper part, the base body 122, is shown in section.
- An expansion sleeve 124 is inserted in this base body 122. It is designed in its upper and lower area as a cylindrical sleeve such that it fits snugly in the area of its upper and lower end-side outer wall areas in the longitudinal bore 130 of the base body 122.
- this expansion sleeve 124 In its central area, this expansion sleeve 124 has a circumferential annular bead 132. Its transverse extent is such that it also fits snugly in the base body 122 with a fit 134 or 136, 138.
- a pressure sleeve 140 with an L-shaped cross section is used, which rests against the annular bead 132 both from above and laterally. Their pressing contact on the annular bead 132 is ensured by means of a screw 142, which can be screwed 144 into the base body 122 such that it can exert a corresponding pressure on this pressure sleeve 140.
- the annular bead 132 is thus clamped in the longitudinal direction between the pressure sleeve 140 and the base body 122.
- annular bead 132 there is an annular gap between the base body 122 and the longitudinal bore 130 such that a lower chamber 146 surrounding the expansion sleeve in a ring-like manner is formed by the latter.
- This chamber 146 is sealed towards the bottom by an O-ring 148, which in turn is between an upper support ring 149 and a lower support ring.
- ring 150 is present. The presence of the ring 149 allows the amount of pressure medium in the lower chamber 146 to be reduced.
- annular bead 132 there is an annular gap which also surrounds this area and which, like the lower chamber 146, represents an upper chamber 152.
- This chamber 152 is sealed at the top by an O-ring 154, which in turn is supported in a positional manner on a support ring 156.
- annular groove 162 or 164 which is triangular in cross section in the drawing, and which have a line connection with the lower chamber 146 and with the upper chamber 152.
- the lower annular groove 162 is connected to an oil supply (not shown in more detail) via a tap hole which represents an oil channel 166.
- the pressure medium flowing through the oil channel 166 thus passes into the lower annular groove 162 and from there into the lower chamber 146 and through the two longitudinal bores 158 and 160 into the upper annular groove 164 and further into the upper chamber 152 0-rings 148 and 154 prevent this pressure medium from escaping in the longitudinal direction upwards and downwards from the chambers 146 and 152, respectively.
- An additional 0-rings 168 or 170 between the annular bead 132 and the pressure sleeve 144 or the base body 122 also prevents the pressure medium from escaping in these areas.
- the walls of the expansion sleeve 124 which are adjacent to the lower chamber 146 or upper chamber 152, are expanded so that a tool inserted into the longitudinal bore 190 of the expansion sleeve 124 in these areas,. H. twice in the longitudinal direction, is held in the base body 122.
- this transverse bore 172 there is a locking device 174 designed as a rotating part, the outer dimensions of which are smaller than the diameter of the bore, so that it sits in this transverse bore 172 with play.
- the longitudinal extent of this locking device which is designed as a clamping bolt, ie its extension in the transverse direction, is somewhat smaller than the clear dimensions of the base body 122 in this area, so that it also sits with play in the base body 122 in the transverse direction.
- this clamping bolt 174 In its intersection with the longitudinal bore 130, this clamping bolt 174 has a longitudinal bore 176.
- a tool seated in the longitudinal bore 190 can thus be inserted through the clamping bolt 174 unhindered.
- a snap ring 178 is provided in the lower region of the expansion sleeve 124 and serves as a support for the lower end of a tool.
- transverse bore 180 in the clamping bolt 174 which is equipped with an internal thread and which ends in the region of the longitudinal bore 176.
- a clamping screw 184 is screwed into this transverse bore 180.
- a tool inserted in the longitudinal bore 190 can be held by means of this clamping screw 184. This hold can be ensured by positive and / or non-positive connection with the tool shank.
- the clamping screw 184 is accessible from the outside through a lateral bore 186 provided in the base body 122. Because the clamping screw 184 is fastened to the clamping bolt 174, but the latter is floatingly supported in the base body 122, the tool locked by the clamping screw 184 is also floatingly supported in the base body.
- an already locked tool When activating the print medium, an already locked tool can be moved in the transverse direction so that it is exactly aligned axially.
- the expansion chuck 120 described above has the great advantage that the locking effect caused by the clamping screw 184 is integrated into the expansion sleeve 124 and cannot impair the expansion movements caused by the expansion sleeve 124.
- the lock is used to secure the tool in the base body in the event of pressure loss in the hydraulic system, for example.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Gripping On Spindles (AREA)
Abstract
Description
BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Werkzeugwechsel systemTool changing system
Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeugwechsel system mit einem Aufnahmekörper für ein mittels einer Dehnspannvorrich¬ tung aufzunehmendes Werkzeug und/oder Werkstück, mit dünnwan¬ digen Außeήwandbereichen in der Aufnahme, denen ein mit einem Druckmedium 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 aufzunehmendeThe invention relates to a tool changing system with a receiving body for a tool and / or workpiece to be picked up by means of a stretching device, with thin-walled outer wall areas in the mounting which are adjacent to a first chamber system filled with a pressure medium, with a displacement device , with which a hydrostatic pressure can be generated in the first chamber system, whereby the thin wall areas against the one to be absorbed
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 Druckmedium gefüllten zweiten Kammer¬ system, das mit dem ersten Kammersystem leitungsmäßig' verbun¬ den 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 Druck aufbaubar. ist.Tools are applied, that the same in the receiving cen- trierbar and / or exciting durable, ben with a first Kol¬ and filled with a pressure medium second Kammer¬ system that verbun¬ flow-connected with the first chamber system 'as well as with the is connected to the first piston in such a way that a pressure can be built up in the second and thus also in the first chamber system by moving this piston. is.
Bekannt sind Werkzeugwechselsysteme der unterschiedlichsten Art, bei denen Hydraulikflüssigkeit als Druckmedium eingesetzt wird. Bei einer bekannten Ausführung eines Werkzeugwechsel sy- 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 Werkzeugwechsel system in der Spi ndel aufnähme ver¬ spannt, oder mittels einer Zylinderschraube (Dehnschraube), welche zentrisch angeordnet ist und das Werzeugwechsel system mit der Spindel aufnähme verbindet. Nachteilig bei sämtlichen bisherigen Systemen sind die, auf das Funktionsprinzip zu- rückgehenden, schlechten Rund! aufei genschaften . Die bisheri¬ gen Werkzeugwechsel Systeme 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 Werkzeugwechsel Systeme dar. Infolgedessen sind diese Spannsysteme ungeeignet, wenn es um höchste Präzi¬ sion in Rundlauf- und Wiederholgenauigkei geht. Diese Eigen¬ schaften sind jedoch von entscheidender Bedeutung, insbeson¬ dere bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung.Tool changing systems of various types are known in which hydraulic fluid is used as the pressure medium. In a known version of a tool change system, the tool to be clamped is centered via a holding cone. Another known embodiment uses a cylindrical receptacle, e.g. B. the so-called ABS system. These tool clamping systems are secured and fastened, for example, by means of a bolt system which clamps the tool changing system in the spindle, or by means of a cylinder screw (expansion screw) which is arranged centrally and connects the tool changing system to the spindle. A disadvantage of all previous systems are the poor roundness, due to the functional principle! properties. The previous tool change systems are susceptible to contamination due to their "open" design. The ABS system has further disadvantages due to tension in the area and the inadequate controllable influence of the entire tension state. Removable parts, such as unsecured screws, represent danger points of previous tool change systems. As a result, these clamping systems are unsuitable when it comes to the highest precision in concentricity and repeat accuracy. However, these properties are of crucial importance, especially for high-speed machining.
Ein Werkzeugwechsel system der gattungsgemäßen Art, das ein erstes Kammersystem mit nur einer einzigen Kammer aufweist, ist im Hinblick auf seine Zentriereigenschaften nicht opti- mal, was sich wiederum negativ auf die Rundlauf- und Wieder- holgenauigke t auswirkt. Hinzu kommt ein hoher Fertigungsauf¬ wand, der dem wirtschaftlichen Einsatz eines derartigen Werk¬ zeugwechselsystems enge Grenzen setzt.A tool changing system of the generic type, which has a first chamber system with only a single chamber, is not optimal in terms of its centering properties, which in turn has a negative effect on the concentricity and repeat accuracy. In addition, there is a high manufacturing cost, which places narrow limits on the economic use of such a tool changing system.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeugwech- selsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, welches sich durch beste Rundlaufeigenschaften sowie gute Wiederhol¬ genauigkeit auszeichnet und gleichzeitig den Weg zu einer vereinfachten und somit billigeren Herstellung eröffnet. Das Werkzeugwechsel system soll ferner spielfrei in die Aufnahme eingebracht werden können. Aus Sicherhe tsgründen sollen keine leicht demontierbaren Teile vorhanden sein. Das Werk¬ zeugwechselsystem soll ferner unempfindlich gegenüber Ver¬ schmutzung " z . B. durch Kühlwasser und Späne sein und sich gleichzeitig durch eine hohe Spannkraft und große Steifig- keit auszeichnen, was im Hinblick auf die erforderliche hohe Präzision unbedingt erforderlich ist.The invention has for its object to provide a tool changing system of the type mentioned, which is characterized by best concentricity and good repeatability and at the same time opens the way to a simplified and therefore cheaper production. The tool changing system should also be able to be inserted into the receptacle without play. For safety reasons, there should not be any easily removable parts. The Werk¬ tool change system should also insensitive against pollution Ver¬ "z. B. by cooling water and chips and his ness same time feature a high elasticity and great rigidity, which is absolutely necessary in view of the required high precision.
Diese Aufgabe wird durch die in dem Anspruch 1, den nebenge¬ ordneten Ansprüchen 2, 3, 24, 42, 45 gekennzeichneten Merkma- le gelöst. Das erfindungsgemäße Werkzeugwechsel system zeich¬ net sich gemäß Anspruch 1 dadurch aus, daß das erste Kammer system mehrere miteinander kommunizierende Kammern enthält, die in Gruppen von mindestens einer Kammer so ausgerichtet sind, daß das Werkzeug beliebig in dem Aufnahmekörper zen¬ trierbar und/oder spannend haltbar ist. Mit der Auflösung des ersten Kammersystems in mehrere unabhängige Kammern läßt sich eine sehr hohe Zentriergenauigkei erzielen, da die Mög¬ lichkeit besteht, zunächst das Werkzeug/Werkstück gezielt über bestimmte Anlagefl chen zu zentrieren und anschließend in der Aufnahme zu spannen.This object is achieved by the features characterized in claim 1, the secondary claims 2, 3, 24, 42, 45. The tool changing system according to the invention is characterized in accordance with claim 1 in that the first chamber System contains several communicating chambers, which are aligned in groups of at least one chamber so that the tool can be centered and / or held in an exciting manner in the receiving body. A very high centering accuracy can be achieved by dissolving the first chamber system into several independent chambers, since it is possible to first center the tool / workpiece specifically over certain contact surfaces and then to clamp it in the receptacle.
Gemäß dem nebengeordneten Anspruch 2 zeichnet sich das erfin¬ dungsgemäße Werkzeugwechsel system zusätzlich durch eine Ein¬ richtung zum Arretieren des Werkzeuges besitzt, was sich be¬ sonders vorteilhaft beim Einsatz derartiger Werkzeugwechsel - Systeme im Rahmen einer vollautomatischen Fertigung aus¬ wirkt. Nach dem kennzeichnenden Merkmal des nebengeordneten Anspruchs 3 besitzt die den Druck erzeugende Verschiebeein¬ richtung zumindest einen ersten Kolben in Gestalt eines Ring¬ kolbens, dessen zentrale Längsachse mit der Längsachse des Aufnahmekörpers zusammenfällt und enthält das erste Kammersy¬ stem eine oder mehrere miteinander kommunizierende Kammern. Ein derartiges Werkzeugwechsel system weist einen einfachen Aufbau auf, wodurch sich die Herstel 1 kosten vermindern las¬ sen und trotzdem ein hohes Maß an Präzision aufrechterhalten werden kann.According to the independent claim 2, the tool changing system according to the invention is additionally characterized by a device for locking the tool, which has a particularly advantageous effect when such tool changing systems are used in the context of fully automatic production. According to the characterizing feature of independent claim 3, the pressure-generating displacement device has at least one first piston in the form of an annular piston, the central longitudinal axis of which coincides with the longitudinal axis of the receiving body, and the first chamber system contains one or more chambers communicating with one another. Such a tool change system has a simple structure, as a result of which the costs of manufacture 1 can be reduced and nevertheless a high degree of precision can be maintained.
Gemäß dem nebengeordneten Anspruch 24 besteht der Aufnahme¬ körper aus' zumindest zwei Teilen, nämlich einer Grundeinheit und einer Dehneinheit. Die Dehneinheit weist die Aufnahme für ein aufzunehmendes Werkstück und/oder Werkzeug auf und der Aufnahmebereich der Grundeinheit und die Dehneinheit sind derart ausgebildet, daß durch das Zusammenfügen von Grundeinheit und Dehneinheit das erste Kammersystem erzeug¬ bar ist. Durch die Aufteilung des Aufnahmekörpers in zwei Teile, die anschließend ineinandergefügt werden, wird die Herstellung derselben wesentlich vereinfacht, wodurch sich die Produktionskosten deutlich verringern.According to the independent claim 24 of the body Aufnahme¬ consists of 'at least two parts, namely a base unit and a stretching unit. The stretching unit has the receptacle for a workpiece and / or tool to be held and the holding area of the base unit and the stretching unit are designed such that the first chamber system can be produced by joining the base unit and the stretching unit. By dividing the receiving body into two parts, which are then joined together, the Manufacture of the same is significantly simplified, which significantly reduces the production costs.
Unabhängig davon, ob der Aufnahmekörper zweiteilig, d. h. mit Dehnteil und Grundteil, mit mehreren Kammern, mit einer Einrichtung zum Arretieren oder mit einer Verschiebeeinrich¬ tung vorgesehen ist, ist nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 42 die Grundeinheit aus einem äußeren Grundkör¬ per und einem inneren Grundkörper aufgebaut, wobei die Dehn- einheit am inneren Grundkörper befestigt ist, zwischen dem inneren Grundkörper und dem äußeren Grundkörper eine Feder¬ einheit vorhanden ist und der äußere Grundkörper für die Auf¬ nahme in eine Werkzeugmaschine geeignet ist und eine spiel¬ freie Lagereinheit für den inneren Grundkörper bildet, die nur eine die Federeinheit aktivierende Relativverschiebung in Längsrichtung der Rotationsachse der Grundeinheit ermög¬ licht. Dadurch ist es möglich, daß sich zunächst die äußere Grundeinheit in der Aufnahme einer Werkzeugmaschine abstützt und anschließend nach Aufbringen eines weiteren Spannhubs die innere Grundeinheit über vorhandene Flanschanlagefl chen auf entsprechenden Anlagefl chen der Werkzeugmaschine ab¬ stützt, wodurch insgesamt eine sehr steife Konstruktion er¬ zielt wird. Hinzu kommt, daß der Abstand Werzeug/Werkzeugma- schine immer konstant ist, was sich günstig auf die Handha- bung und Produktionsgeschwindigke t im Rahmen eines vollauto¬ matischen Fertigungsbetriebes auswirkt.Regardless of whether the receiving body in two parts, i. H. is provided with expansion part and base part, with several chambers, with a device for locking or with a displacement device, the basic unit is constructed from an outer base body and an inner base body according to the characterizing features of claim 42, the expansion unit is attached to the inner base body, a spring unit is present between the inner base body and the outer base body, and the outer base body is suitable for inclusion in a machine tool and forms a play-free bearing unit for the inner base body, which is only one Relative displacement activating the spring unit in the longitudinal direction of the axis of rotation of the basic unit enables. This makes it possible for the outer basic unit to be supported in the holder of a machine tool and then, after applying a further clamping stroke, to support the inner basic unit on corresponding flange surfaces of the machine tool by means of existing flange contact surfaces, as a result of which a very rigid construction is achieved overall becomes. In addition, the distance between the tool and the machine tool is always constant, which has a favorable effect on the handling and production speed in the context of a fully automatic manufacturing operation.
Nach einer weiteren ganz wesentlichen Weiterbildung der Er¬ findung zeichnet sich das Werkzeugwechsel system dadurch aus, daß eine Arretiereinrichtung vorhanden ist, die im arretier¬ ten Zustand mit geringem Spiel, d. h. schwimmend im Aufnahme¬ körper vorhanden ist. Durch diese schwimmende Lagerung wird erreicht, daß das jeweils eingespannte Werkzeug immer exakt ausgerichtet im Grundkörper vorhanden sein kann; beim Ausdeh- nen der das Werkzeug haltenden dünnen Wandbereiche im Grund¬ körper verschieben die sich nach innen ausdehnenden dünnen Wandbereiche das Werkstück zusammen mit der Arretiervorrich¬ tung- in die für das Werkstück exakte Lage. Ein derartiges Werkzeugwechsel system ist nicht nur auf einfache Wei.se exakt positionierbar, sondern darüber hinaus auch sicher in der Handhabung, da bei Abfall des durch das Druckmedium aufgebau¬ ten Druckes das Werkstück infolge seiner Arretierung nicht aus dem Grundkörper herausfallen kann. Spezielle Ausführungs¬ formen für eine derartige Arretiervorrichtung sind den Unter¬ ansprüchen 46 bis 49 zu entnehmen.According to a further very essential development of the invention, the tool changing system is characterized in that a locking device is provided which is present in the locked state with little play, ie floating in the receiving body. This floating bearing ensures that the clamped tool can always be precisely aligned in the base body; when the thin wall regions in the base body holding the tool are expanded, the thin ones that expand inward shift Wall areas the workpiece together with the locking device in the exact position for the workpiece. Such a tool changing system is not only precisely positionable in a simple manner, but also safe to use, since if the pressure built up by the pressure medium drops, the workpiece cannot fall out of the base body due to its locking. Special embodiments for such a locking device can be found in subclaims 46 to 49.
Sonstige weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbe¬ schreibung dargestellt.Other further developments of the invention are presented in the remaining subclaims and in the following description of the figures.
Das erf ndungsgemäße Werkzeugwechsel system soll nun anhand der Figuren 1 bis 14 der beigefügten Zeichnungen in seiner Funktion und seinem Aufbau näher erläutert werden. Dabei zei¬ gen im einzelnen:The tool change system according to the invention will now be explained in more detail with reference to FIGS. 1 to 14 of the attached drawings in terms of its function and its structure. The following show:
Fig. 1 eine Prinzipskizze des Werkzeugwechsel Systems ;Figure 1 is a schematic diagram of the tool changing system.
Fig. 2 eine Prinzipskizze des Nockenrings;Fig. 2 is a schematic diagram of the cam ring;
Fig. 3 die Abwicklung des Nockenrings gemäß Fig. 2;3 shows the development of the cam ring according to FIG. 2;
Fig. 4 ein weiterer Schnitt durch das Werkzeugwechsel Sy¬ stem gemäß Fig. 1;4 shows a further section through the tool change system according to FIG. 1;
Fig. 5 eine Schnittdarstellung des Werkzeugwechsel Systems gemäß Fig. 1, durch die Dehnkammern im ungespanntenFig. 5 is a sectional view of the tool changing system of FIG. 1, through the expansion chambers in the untensioned
Zustand;Status;
Fig. 6 eine Schnittdarstellung des Werkzeugwechsel Systems gemäß Fig. 1, durch die Dehnkammern im gespannten Zustand mit Werkstück; Fig. 7 eine Schn tdarstel 1 ung" durch das Werkzeugwechsel - system gemäß Fig. 1, bei nur einer Dehnkammer;6 shows a sectional illustration of the tool changing system according to FIG. 1, through the expansion chambers in the clamped state with the workpiece; Fig. 7 is a Schn tdarstel ung 1 "by the tool change - the system of Figure 1, wherein only one expansion chamber.
Fig. 8 eine Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungs¬ form des Werkzeugwechsel Systems;8 shows a basic illustration of a further embodiment of the tool changing system;
Fig. 9 eine Prinz pdarstel ung eines' Werkzeugwechsel Sy¬ stems, welches über einen Spiralring gespann wird;9 shows a principle of a tool change system which is tensioned via a spiral ring;
Fig. 10 eine Schn ttdarstellung durch den Spiralring, quer zur Mittelachse;10 is a sectional view through the spiral ring, transverse to the central axis;
Fig. 11 eine Prinzipdarstellung eines Werkzeugwechsel sy- stems, welches über eine Zugstange gespannt wird;11 shows a basic illustration of a tool change system which is tensioned via a pull rod;
Fig. 12 eine Prinzipdarstellung eines Werkzeugwechsel Sy¬ stems, welches über ein Federpaket gespannt wird;12 shows a basic illustration of a tool change system which is tensioned via a spring assembly;
Fig. 13 eine Schnittdarstellung eines Werkzeugwechsel Sy¬ stems mit einer Grundeinheit und einer Dehneinheit, wobei die Grundeinhe t einen inneren und äußeren Grundkörper aufweist und der innere Grundkörper im äußeren Grundkörper gelagert ist;13 shows a sectional illustration of a tool change system with a base unit and an expansion unit, the base unit t having an inner and outer base body and the inner base body being mounted in the outer base body;
Fig. 14 eine Schni ttdarstel! ung durch ein Werkzeugwechsel - system mit einer Dehneinheit und einer Grundein¬ heit, wobei die Dehneinheit zur Bildung des ersten Kammersystems von ihrer der Grundeinheit zugewand- ten Seite her Ausnehmungen aufweist;Fig. 14 is a section tdarstel! by a tool changing system with an expansion unit and a base unit, the expansion unit having recesses from its side facing the base unit to form the first chamber system;
Fig. 15 eine Schnittdarstellung durch ein Werkzeugwechsel - system mit einer Grundeinheit, Dehneinheit sowie Arretiervorrichtung durch die Dehneinheit hindurch; Fig. 16 eine Schnittdarstellung durch das Werkzeugwechsel - system gemäß Fig. 15 längs der Linie 16-16.15 shows a sectional view through a tool changing system with a base unit, stretching unit and locking device through the stretching unit; 16 shows a sectional view through the tool changing system according to FIG. 15 along the line 16-16.
Ein Grundkörper 1 eines Werkzeugwechsel Systems 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.A base body 1 of a tool changing system is firmly connected to a receptacle 3 by means of several screws 2. The receptacle 3 is designed as a steep taper, for example. The screws 2 are secured against unintentional loosening. The connection of receptacle 3 and base body 1 can also be carried out in other ways, for. B. by gluing, soldering, welding or as a one-piece design.
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 Arretierstifte 8 aus The tool 4 is inserted into the receiving bore 5 of the basic body 1, locking pins 7 being pushed radially outward with the insertion part 6 which forms a front-side taper. As a result, locking pins 8 are made
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.their initial position pressed against springs 9. Finally, if the tool 4 is in contact with a flat system 10 of the receptacle 3, the locking pins 7 automatically snap into an annular groove 11 in the tool 4 due to the action of the spring 9 and the locking pin 8 and thus secure the tool.
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- lieh sein kann.The tooling 4 is centered and clamped via a cam ring 12. The cam ring 12 has one or more bevels 13 or 23, the angle of inclination of which can be different.
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 D chtungselementen 15, 25 axial ver¬ schoben und in zwei getrennten Kammersystemen 16 bzw. 26 hierdurch jeweils ein bestimmter definierter hydrostatischer Druck p bzw. p erzeugt, über Ringkanäle 17 bzw. 27 werden dadurch die Kammern 18 und die Dehnkammern 28 mit dem jewei- ligen Druck p bzw. p beaufschlagt. Jede Kammer 18 wirkt mit einem Spannbolzen 20 zusammen, der seinerseits an einem Verriegelungszapfen 7 drückend anliegt. Durch die konstrukti¬ ve Dimensionferung der Spannkolben 14, 24 können die ge¬ wünschten Drücke p , p beliebig eingestellt werden. Die Druckzunahme pro Grad Verdrehung des Nockenrings 12 wird durch die jeweiligen Neigungswinkel der Schrägen 13, 23 festgelegt.As can be seen from Fig. 1 and Fig. 4, the clamping piston 14, 24 engage in these bevels 13, 23 clamping piston 14, "24 a. By rotating the cam ring 12 are these bevels 13, 23 with their D chtungselementen 15, 25 axially displaced and in each case a specific defined hydrostatic pressure p or p is generated in two separate chamber systems 16 or 26, the chambers 18 and the expansion chambers 28 are thereby produced with the respective pressure via ring channels 17 or 27 Each chamber 18 interacts with a clamping bolt 20, which in turn presses against a locking pin 7. The desired pressures p, p can be set as desired by the design dimensioning of the clamping pistons 14, 24 Pressure increase per degree of rotation of the cam ring 12 is determined by the respective angle of inclination of the bevels 13, 23.
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 mittels eines Spann' schlüsseis 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 im Kammersystem 26 erzeugt und über den Ringkanal 27 zu mehreren Dehnkammer'n 28 übertragen. Diese Dehnkammern 28 stellen zyl inderförmige Aussparungen dar und sind entspre¬ chend den Figuren 5, 6 konstruktiv so ausgelegt, daß der durch das Betätigen des Nockenrings 12 erzeugte Druck pz 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 Figu¬ ren 5, 6 ersichtlich, wo beispielsweise vier Zweiergruppen von Dehnkammern 28 umfangsmäßig gleichmäßig verteilt angeord¬ net sind.In order to obtain optimal concentricity, it is advantageous according to the invention to carry out the centering process of the tool and the clamping of the tool one after the other. Both processes are carried out by means of the cam ring 12, the chronological sequence of these processes being determined by the design parameters, such as, for. B. the choice of bevels 13, 23, the diameter of the clamping pistons 14, 24 and the clamping bolt 20 and thus the pressure generated in the chamber system. When the cam ring 12 is actuated manually by means of a turnbuckle or automatically by a gripper system, the centering process is first initiated (see FIG. 4). over the angled surface 23 of the cam ring 12 and the clamping piston 24 with the sealing member 25 is transmitted 28 a hydrostatic pressure p in the chamber system 26 generates and n via the annular channel 27 to a plurality of expansion chamber '. These expansion chambers 28 represent cylindrical indented cutouts and, in accordance with FIGS. 5, 6, are designed such that the pressure p z generated by the actuation of the cam ring 12 causes a certain deformation 29 of the expansion chamber 28, corresponding to FIG. 6. The wall thickness s of the expansion chambers 28 is adapted to the particular clamping task. 5, 6, the tool 4 is centered on the center of the axis. This process can be seen from FIGS. 5, 6, where, for example, four groups of two expansion chambers 28 are circumferentially evenly distributed.
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 Drük- ken zu beaufschlagen sein. Dies kann erfindungsgemäß dann von Vorteil sein, wenn das Werkzeug 4 zunächst einen bestimm¬ ten meßbaren Versatz im Werkzeugwechsel system aufweist, der durch die Wahl einer bestimmten Druckverteilung innerhalb der Dehnkammern 28 ausgeglichen wird.Another arrangement or distribution of the expansion chambers 28 can also be carried out. The individual expansion chambers 28 can also be operated separately, i. H. if necessary, different hydrostatic pressures must also be applied. This can be advantageous according to the invention if the tool 4 initially has a certain measurable offset in the tool changing system, which is compensated for by the choice of a certain pressure distribution within the expansion chambers 28.
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.Instead of a large number of individual expansion chambers 28 (FIGS. 5, 6), it is also conceivable and possible according to the invention to use a single, centrally arranged expansion chamber 30, corresponding to 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.The advantage of the embodiment according to FIGS. 5, 6 is that the tool changing system can be constructed very stiffly due to the large number of expansion chambers 28. The expansion chambers -28 can also be easily manufactured and manufactured is another advantage.
Durch weiteres Verdrehen des Nockeπriπgs 12 wird der Spann¬ vorgang des Werkzeugs 4 eingeleitet. Dies erfolgt in Analo- gie zum schon beschriebenen Zentriervorgang des Werkzeugs (vgl . Fig. 1).The clamping process of the tool 4 is initiated by further turning the cam 12. This is done in analogy to the centering process of the tool already described (cf. FIG. 1).
Durch den erzeugten hydrostatischen Druck p 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 und p 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 gleichze tig zentriert sind.Due to the hydrostatic pressure p generated, the sealing element 19 and clamping bolt 20 are pressed firmly against the locking pin 7. The locking pins 7 cause a force component in the axial direction, which is greater than the centering force acting in the radial direction, via a bevel 21 of the pin 7 and the annular groove 11. This can be done constructively by specifying the respective chamber pressures p and p. As a result, the tool 4 is pressed firmly against the plane system 10 in the longitudinal direction. In accordance with the invention this ensures that the central axis of the tool 4 and the central axis of the tool changing system are aligned in parallel and centered at the same time.
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 Verriegel ungszapfen 7 be¬ grenzen, erreicht. Das Werkzeug 4 ist damit in zweifacher Hinsicht abgesichert. Dies ist insbesondere bei automatisch gesteuerten Fertiguπgsprozessen von Bedeutung.The tool 4 is thus securely clamped and centered. Additional mechanical securing in the event of a possible drop in pressure in the hydraulic system 16, 17, 18 is achieved by a plurality of securing balls 22 which limit the paths of the locking pins 7. The tool 4 is thus secured in two ways. This is particularly important in the case of automatically controlled manufacturing processes.
Das Wechseln (lösen) des Werkzeugs 4 erfolgt ebenfalls über den Nocken'ring 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.Changing (resolve) the tool 4 is also carried out via the cams' ring 12, but in the reverse direction. When releasing the pressure and thus releasing the locking, the balls 22 slide more or less into the cam ring, so that the locking pin 7 can move sufficiently far outwards.
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.To ensure good repeatability of the concentricity of tool 4 and at the same time a clear term fixation z. B. to reach the tool cutting edges, a positioning pin 31 is provided according to the invention, which is provided in the area of the plane contact 10 between the tool 4 and the base body 1.
In vielen Anwendungsfällen ist.es wünschenswert, Kühlmittel durch das Werkzeug 4 direkt den Schneidkanten zuzuführen. In Fig. 1 ist ein Kühlmi ttel kanal mit 32 bezeichnet. Durch das Dichtungselement 33 wird ein Verschmutzen des Werkzeugwech- selsystems verhindert.In many applications it is desirable to supply coolant directly to the cutting edges through the tool 4. In Fig. 1, a coolant channel is designated 32. The sealing element 33 prevents contamination of the tool changing system.
Selbstverständlich ist es erfindungsgemäß denkbar und mög¬ lich, die Aufnahme 3 des Werkzeugwechsel Systems dem jeweili¬ gen Anwendungsfall anzupassen. Weit verbreitet sind z. B. Steilkegel , Morsekegel oder zylindrische Aufnahmen.It is of course conceivable and possible according to the invention to adapt the holder 3 of the tool changing system to the respective application. Z are widely used. B. steep taper, morse taper or cylindrical receptacles.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung des Werkzeugwech¬ selsystems besteht darin, die Aufnahme 3 eines Werkzeugwech¬ selsystems so auszubilden, daß diese in ein zweites Werkzeug- Wechsel system 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 Einsa zes erhöht.Another embodiment of the tool changing system according to the invention consists in designing the receptacle 3 of a tool changing system in such a way that it can be inserted into a second tool changing system and centered and clamped therein. This makes it possible, for example, to simulate an extension of the drive axis or to hold tools with different clamping diameters. This increases the flexibility of this clamping system with regard to its use.
Wie erwähnt, kann die Betätigung des Werkzeugwechsel Systems 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 Werkzeugwechsel Systems über den Spindel antrieb der Maschine vorzunehmen.As mentioned, the tool changing system can be operated manually, for example by means of a suitable wrench, or automatically. In the case of automatic actuation, it makes sense to lock the cam ring 12 by means of gripping pliers and to rotate the cam ring 12 and thus to actuate the tool change system via the spindle drive of the machine.
Das erfindungsgemäße Werkzeugwechsel system kann für die viel¬ fältigsten Einsatzgebiete Anwendung finden. So ist es denk¬ bar und möglich, Werkzeuge unte sch edlichster 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 Werkzeugwechsel system schwingungsdämpfend. Dies sichert eine hohe Oberfl chengüte der zu bearbeitenden Werkstücke und eine gleichzeitige Standzeiterhöhung. Es ist daher ohne weiteres einzusehen, daß ein wichtiger Anwendungs¬ fall dieses Werkzeugwechsel Systems sich im Bereich moderner Fertigungsverfahren befindet. Insbesondere wird dies durch die erwähnten Merkmale wie höchste Rund! aufgenauigket, dop¬ pelte Sicherheit beim Spannen, Verschmutzungsunempfindl ich- keit, steifer Aufbau bei großen Spannkräften und Standzeiter¬ höhung der Einsatzwerkzeuge durch gute Schwingungsdämpfungs- eigenschaften erzielt.The tool changing system according to the invention can be used for the most varied fields of application. It is conceivable and possible to clamp tools of the most neat kind as well as to hold workpieces for clamping purposes. The symmetrical structure and the rigid design are of decisive advantage, in particular at high rotational frequencies. The system is therefore preferably suitable for high-speed machining. At the same time, through the selected arrangement of the expansion chambers 28 and their structural design, the tool changing system has a vibration-damping effect. This ensures a high surface quality of the workpieces to be machined and a simultaneous increase in tool life. It is therefore readily apparent that an important application of this tool changing system is in the area of modern manufacturing processes. In particular, this is due to the features mentioned such as highest round! Accuracy, double security when clamping, insensitivity to dirt, rigid construction with large clamping forces and increased service life of the insert tools achieved through good vibration damping properties.
In Fig. 8 ist eine Prinzip'darstellung einer weiteren Ausfüh¬ rung des Werkzeugwechsel Systems 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 rad al symmetrisch zur Längsachse vorhanden ist, wird durch ein Dichtungselement 37 verhindert. Wird die Spannmutter 34 r 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 Werkzeugwechsel Systems dosiert eingestellt werden. In Fig. 8 ist ein Werkzeug 4.1 mrt 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. 05In FIG. 8 is a schematic 'diagram of another Ausfüh¬ tion the tool change system illustrated. A clamping nut 34 meshes on an external thread 35 present on a base body 1.1. By screwing in the clamping nut 34 by means of the thread 35, it is displaced in the axial direction. Contamination of the thread 35 and of an annular piston 36, which corresponds functionally to the tensioning piston 24 and which is present radially symmetrically to the longitudinal axis, is prevented by a sealing element 37. If the clamping nut 34 r is actuated, the annular piston 36 is simultaneously displaced accordingly. To reduce the friction losses, several balls 38 or other friction-reducing elements are provided here. The annular piston 36 generates a hydrostatic pressure in the chamber system 40 via the ring-shaped sealing element 39, which is supplied via capillaries 41 to a centrally arranged expansion chamber 28.1. The deformation and thus the clamping force of the tool change can therefore be achieved via the clamping nut 34 Systems can be adjusted dosed. In FIG. 8 a tool 4.1 is provided with a shaft 42 slotted at its end. Through this invention The design of the tool shank 42 ensures that, as a result of the centrifugal force at high rotational frequencies, an additional holding force is generated which acts as an additional dynamic stabilization. 05
In Fig. 9 ist die Prinzipdarstellung eines Werkzeugwechsel Sy¬ 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 fixiertFIG. 9 shows the basic illustration of a tool change system which is stretched over a spiral ring. A tool 4.2 is inserted into a base body 1.2, which is clamped and fixed via a spiral ring 43
10 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-10 will. For this purpose, spiral-shaped recesses 44 are machined into the spiral ring 43, in which one or more locking pins 7.1 are guided, which serve to fix the position of a tool 4.2, and further spiral-shaped recesses 45 are used to tension pistons 24.1 and sealing
15 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.15 elements 25.1 axially displaced and a hydrostatic pressure is generated in the chamber system 26.1, which clamps the tool 4.2 and / or workpiece non-positively via the expansion chamber 28.2.
20 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. 2520 shows a sectional illustration transverse to the central axis through the spiral ring 43. The locking pins 7.1 are here, for example, introduced into the fixing groove 46 of the tool 4.2, the locking pins 7.1 are guided over the spiral recesses 44. 25th
In dem Ausführungsbeispiel des Werkzeugwechsel Systems 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- "30 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 gehal ten. : Bei Betätigung 35 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 Umfaπgsbereich 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.In the embodiment of tool changing system of FIG. 11 is a tool 4.3 and / or the workpiece via a drawbar '47 which is centrally passed through a spindle 48 of the Werk¬ generating machine, tensioned. A thread 49 is provided here as an example to secure the tool 4.3. The tool 4.3 is seated in a base body 1.3, which in turn is to be fastened in the spindle 48. Both the tool in the base body and the base body In the spindle are held by means of the stretching technology. When the pull rod 47 is actuated 35, a tensioning piston 24.2 with the sealing element 25.2 is simultaneously axially displaced and a hydrostatic pressure is generated in a chamber system 26.2 in the base body 1.3. This pressure is generated via first capillaries 41.1 fed to a first expansion chamber 28.3, which is present in the outer circumferential area of the base body. Further capillaries 41.2 branch off from this expansion chamber 28.3 to form a further expansion chamber 28.4, which is present in the inner peripheral region of the base body 1.3. The base body can be clamped in the spindle via the first expansion chamber 28.3 and the tool can be clamped in the base body via the second expansion chamber 28.4. The tool 4.3 can also be non-positively centered and clamped.
Beim Ausführungsbeispiel des Werkzeugwechsel Systems 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, ' ei n. über einen Exzenter 53 kann beispielhaft das Federpaket 50 wieder gespannt werden.In the embodiment of the tool change system according to FIG. 12 . the force required to actuate the tensioning piston 24.3 is applied by a spring assembly 50, in this case, for example, a disk spring assembly, which is introduced into the base body 1.4. The spring assembly 50 transmits its force via an intermediate element 51 to one or more transmission pins 52, which in turn actuate both the tensioning piston 24.3 and the locking pin 7.2. The locking pins 7.2 engage in a fixing groove 46, which is located in a tool 4.4, ' egg n. By way of an eccentric 53, the spring assembly 50 can be tensioned again, for example.
Es ist auch möglich den Spannkolben 24.3 über einen Zahπbe- trieb in axialer Richtung zu betätigen. Weitere Betätigungs- mögl ichke!i ten sind ebenfalls denkbar und möglich, sollen hier jedoch nicht im einzelnen ausgeführt werden.It is also possible to actuate the tensioning piston 24.3 in the axial direction via a toothed operation. More activities possible ! i th are also conceivable and possible, but should not be detailed here.
In dieser Arbeit ist stets vom Spannen eines Werkzeugs die Rede. Das erfindungsgemäße Werkzeugwechsel system kann jedoch auch zur Lösung allgemeinerer Spannaufgaben verwendet wer¬ den. Das in Fig. 13 dargestellte hydraulische Dehnspannfutter 60, das zum Einsatz in einer nur schematisch dargestellten Ar¬ beitsspindel 62 mit Stei 1 kegel aufnähme geeignet ist, weist einen ersten Grundkörper 64, einen zweiten Grundkörper 66 und eine in den ersten Grundkörper 64 einsetzbare Dehnbüchse 68 mit einer zylindrischen Aufnahme 69 auf. Die als zylindri¬ sche Hülse ausgebildete Dehnbüchse 68 weist auf ihrer Außenseite eine obere ringnutartige Ausnehmung 70 und eine untere ringnutartige Ausnehmung 71 auf. Die Dehnbüchse 68 • wird in dem ersten Grundkörper 64 mittels eines ersten Pre߬ sitzes 72 und eines zweiten Preßsitzes 74 innerhalb einer im ersten Grundkörper 64 vorhandenen Bohrung 75 geführt.This work always talks about clamping a tool. However, the tool changing system according to the invention can also be used to solve more general clamping tasks. The hydraulic expansion chuck 60 shown in FIG. 13, which is suitable for use in a work spindle 62 (shown only schematically) with a cone, has a first base body 64, a second base body 66 and an expansion sleeve 68 which can be inserted into the first base body 64 with a cylindrical receptacle 69. The expansion sleeve 68 designed as a cylindrical sleeve has on its outside an upper annular groove-like recess 70 and a lower annular groove-like recess 71. The expansion sleeve 68 is guided in the first base body 64 by means of a first press fit 72 and a second press fit 74 within a bore 75 present in the first base body 64.
Zur Lagefixierung der Dehnbüchse 68 in dem ersten Grundkör¬ per 64 ist eine Fixiereinrichtung, im speziellen Ausführungs¬ beispiel e.ine Überwurfmutter 76, vorgesehen. Bei größerer Ab¬ messung kommt die Ausbildung der Fixiereinrichtung als Flanschring in Betracht. Das Gewinde der Überwurfmutter 76 greift in ein am ersten Grundkörper 64 vorhandenes Außenge¬ winde ein. Als zusätzliche Sicherungsmaßnahme können die Ge¬ windeflächen der Überwurfmutter 76 und die des Außengewindes miteinander verklebt sein. Die Dehnbüchse 68 und der erste Grundkörper 64 sind in dem dem einzuspannenden Werkstück zu- gewandten Endbereich derart ausgebildet, daß die Dehnbüchse 68 bei eingedrehter Überwurfmutter 76 über entsprechende Anlageflächen 77 auf den ersten Grundkörper 64 gepreßt wird, wodurch sowohl eine axiale Fixierung als auch eine Drehmo¬ mentfixierung der Dehnbüchse 68 gew hrleistet wird.To fix the position of the expansion sleeve 68 in the first base body 64, a fixing device, in the special embodiment example a union nut 76, is provided. In the case of larger dimensions, the design of the fixing device as a flange ring can be considered. The thread of the union nut 76 engages in an external thread provided on the first base body 64. As an additional security measure, the thread surfaces of the union nut 76 and those of the external thread can be glued together. The expansion sleeve 68 and the first base body 64 are designed in the end region facing the workpiece to be clamped in such a way that the expansion sleeve 68 is pressed onto the first base body 64 via corresponding contact surfaces 77 when the union nut 76 is screwed in, as a result of which both an axial fixation and a torque ¬ ment fixation of the expansion sleeve 68 is guaranteed.
Im Bereich zwischen der oberen ingnutartigen Ausnehmung 70 und der unteren ringnutartigen Ausnehmung 71 ist die Wand¬ stärke der zylindrischen Hülse der Dehnbüchse 68 etwas redu¬ ziert. Oberhalb der oberen ringnutartigen Ausnehmung 70 und unterhalb der unteren ringnutartigen Ausnehmung 71 ist in der Wandung des ersten Grundkörpers jeweils ein 0-Ring als Dichtmittel angeordnet, so daß bei in den ersten Grundkörper 64 eingesetzter Dehnbüchse 68 die zwischen diesen beiden 0- Ringen 78 liegenden Außenwandbereiche der Dehnbüchse 68 und der Wandung der Bohrung 75 des ersten Grundkörpers 64 ein Kammersystem entsteht. Durch Druckbeaufschlagen dieses Kam¬ mersystems wird ein in die Aufnahme 69 der Dehnbüchse 68 ein- gebrachtes Werkstück/Werkzeug zentriert bzw. gespannt. Die O-Ringe 78 sind spezielle Kunststoffringe , die die Dichtheit des Kammersystems selbst bei großen Drükken gewährleistet.In the area between the upper groove-like recess 70 and the lower annular groove-like recess 71, the wall thickness of the cylindrical sleeve of the expansion sleeve 68 is somewhat reduced. Above the upper annular groove-like recess 70 and below the lower annular groove-like recess 71, an O-ring is arranged in the wall of the first base body as a sealing means, so that when the expansion sleeve 68 is inserted in the first base body 64, the expansion ring 68 Rings 78 lying outer wall areas of the expansion sleeve 68 and the wall of the bore 75 of the first base body 64, a chamber system is formed. By pressurizing this chamber system, a workpiece / tool introduced into the receptacle 69 of the expansion sleeve 68 is centered or clamped. The O-rings 78 are special plastic rings that ensure the tightness of the chamber system even with large pressures.
An' dieses Kammersystem schließt ein im ersten Grundkörper 64 vorhandener ölkanal 80 an, über den das Kammersystem mitAn 'this chamber system includes an existing basic body 64 in the first oil passage 80 on, with about the chamber system
Hydrauliköl versorgt wird. Dieser ölkanal 80 steht mit einem weiteren in Fig. 13 nicht bis ins Detail dargestell ten ' zwei¬ ten Kammersystem in Verbindung, das in üblicher Weise mit Druck beaufschlagt werden kann, wodurch sich die Dehnbüchse im Bereich zwischen den ringnutartigen Ausnehmungen 70, 71 zur Drehachse R des hydraulischen Dehnspanπfutters hin aus¬ dehnt und dadurch ein Zentrieren und/oder Spannen eines Werk¬ stücks ermöglicht.Hydraulic oil is supplied. This oil passage 80 is not engaged with one another in Fig. 13 in detail dargestell th 'zwei¬ th chamber system in connection which can be acted upon in a conventional manner with pressure, whereby the expansion sleeve in the region between the annular groove-like recesses 70, 71 to the rotational axis R expands the hydraulic expansion chuck and thereby enables centering and / or clamping of a workpiece.
Falls auf eine Überwurfmutter zur Lagesicherung der Dehnbüch¬ se verzichtet werden soll, kann alternativ im Bereich unter¬ halb der unteren ringnutartigen Ausnehmung der Dehnbüchse eine Verstiftung vorgesehen werden. In einer weiteren Ausfüh¬ rungsform wird im Bereich der Öffnung der Bohrung 75 des Grundkörpers 64 ein Bördelrand vorgesehen, der nach dem Ein¬ bau der Dehnbüchse entsprechend verformt wird, um die Dehn¬ büchse in ihrer eingebauten Lage zu sichern.If a union nut to secure the position of the expansion sleeve is to be dispensed with, a pin can alternatively be provided in the area below the lower annular groove-like recess of the expansion sleeve. In a further embodiment, a flanged edge is provided in the region of the opening of the bore 75 of the base body 64, which is deformed accordingly after the expansion sleeve has been installed in order to secure the expansion sleeve in its installed position.
In einer weiteren Ausführungsform könnte die stirnseitige Anlagefläche der Dehneinheit glatt und mit einem größerenIn a further embodiment, the end face of the stretching unit could be smooth and with a larger size
Durchmesser als in Fig. 3 dargestellt ausgeführt werden. Die Dehnbüchse besitzt dann stirnseitig gleichsam einen umlaufen¬ den, quer wegstehenden Kragen, durch den hindurch sie an dem ersten Grundkörper mit Hilfe von beispielsweise Schrauben, Nieten oder dergleichen befestigt werden kann. Die Dehnein¬ heit erhält damit eine axiale Fixierung, sowie eine Drehmo¬ mentfixierung . Anstatt zwei umlaufende ringnutartige Ausnehmungen vorzuse¬ hen ist es ebenfalls möglich, auf der Außenseite der zylin¬ drischen Hülse der Dehnbüchse Längsnuten anzuordnen, wobei die Bereiche zwischen den Längsnuten eine geringere Wandstär- ke aufweisen, so daß durch entsprechende Abdichtmaßnahmen ebenfalls durch Zusammenfügen . von Dehnbüchse und Grundkörper ein Kammersystem entsteht.Diameter as shown in Fig. 3 are executed. The expansion sleeve then has, as it were, a circumferential, transversely projecting collar on the end face, through which it can be fastened to the first base body with the aid of, for example, screws, rivets or the like. The expansion unit thus receives an axial fixation as well as a torque fixation. Instead of providing two circumferential annular groove-like recesses, it is also possible to arrange longitudinal grooves on the outside of the cylindrical sleeve of the expansion sleeve, the areas between the longitudinal grooves having a smaller wall thickness, so that appropriate sealing measures can also be used to join them together . a chamber system is created from the expansion sleeve and base body.
Der zweite Grundkörper 66 weist eine konusförmige Form auf, deren Außenwandbereiche 79 entsprechend der Stei 1 kegel aufnäh¬ me der Arbeitsspindel 20 geneigt sind. In dem zweiten Grund¬ körper 66 ist der erste Grundkörper 64 spielfrei gelagert, derart, daß eine Relativverschiebung zwischen beiden Grund¬ körpern in Richtung der Rotationsachse R des hydraulischen Dehnspannfutters 60 möglich ist, jedoch eine Relativbewegung senkrecht zur Rotationsachse R unterbunden wird.The second base body 66 has a conical shape, the outer wall regions 79 of which are inclined in accordance with the cone 1 of the work spindle 20. In the second base body 66, the first base body 64 is mounted without play, in such a way that a relative displacement between the two base bodies in the direction of the axis of rotation R of the hydraulic expansion chuck 60 is possible, but a relative movement perpendicular to the axis of rotation R is prevented.
Der erste Grundkörper 64 weist über den zweiten Grundkörper 66 hinausragende Flanschbereiche 82 auf, die zumindest be- reichsweise Außenflächen 84 aufweisen, die den entsprechend der Form der gegenüberliegenden Außenflächen der Arbeitsspin¬ del 62 ausgebildet sind.The first base body 64 has flange regions 82 which protrude beyond the second base body 66 and which at least in regions have outer surfaces 84 which are designed in accordance with the shape of the opposite outer surfaces of the working spindle 62.
Gemäß Fig. 13 wird die oben beschriebene Lagerung des ersten Grundkörpers 64 in dem zweiten Grundkörper 66 mittels Linear¬ kugellagern 86 gewährleistet. Zwischen dem ersten Grundkör¬ per 64 und dem zweiten Grundkörper 66 ist symmetrisch zur Ro¬ tationsachse R ein Tellerfederpaket 87 angeordnet. Beim Ein¬ bringen des hydraulischen Dehnspannfutters 60 wird dasselbe zunächst über einen Anzugsbolzen 88 in die konusförmige Aus¬ nehmung der Spindel eingezogen. Dadurch legt sich die Außen¬ fläche 79 des zweiten Grundkörpers 66 an die Innenwand des Spindelkonus an. Nun kann der erste Grundkörper 64 noch wei¬ ter mittels des Anzugsbolzens 88 in die Spindel aufnähme gezo- gen werden. Dadurch wird in dem Tellerfederpaket 87 eine13, the above-described mounting of the first base body 64 in the second base body 66 is ensured by means of linear ball bearings 86. Between the first base body 64 and the second base body 66, a plate spring assembly 87 is arranged symmetrically to the rotation axis R. When the hydraulic expansion chuck 60 is introduced, the same is first drawn into the conical recess of the spindle by means of a pull bolt 88. As a result, the outer surface 79 of the second base body 66 lies against the inner wall of the spindle cone. Now the first base body 64 can be drawn further into the spindle by means of the pull bolt 88. This is a in the plate spring assembly 87
Federkraft aufgebaut, die auf den zweiten Grundkörper 66 ein¬ wirkt und ihn in die Spi ndel aufnähme preßt. Nach Erreichen eines vorgebbaren Spannhubes legen sich die Außenflächen 84 der Flanschbereiche 82 des ersten Grundkörpers 64 an die ent¬ sprechenden Aussenwandbereiche der Arbe tsspi ndel 62 an. Durch dieses zusätzliche Anlegen der Flanschbereiche 82 des ersten Grundkörpers 64 erhält man eine wesentlich größere Abstützfläche des Dehnspannfutters 60 an der Spindel 62, was eine insgesamt steifere Konstruktion zur Folge hat, was sich günstig auf die Rund! aufgenauigkei t des Dehnspannfutters aus¬ wirkt. Ebenfalls günstig wirkt sich bei einer derartigen Aus¬ bildung des Dehnspannfutters aus, daß der Abstand des Werk- zeugs zur Spindel konstant ist, und sich dadurch die Präzi¬ sion der Bearbeitung beim Einsatz von vollautomatische Greif¬ einrichtungen für derartige Dehnspannfutter wesentlich ver¬ bessern läßt.Spring force built up, which acts on the second base body 66 and presses it into the spindle. After a predeterminable clamping stroke has been reached, the outer surfaces 84 lie down of the flange areas 82 of the first base body 64 to the corresponding outer wall areas of the work spindles 62. This additional application of the flange areas 82 of the first base body 64 results in a substantially larger support surface for the expansion chuck 60 on the spindle 62, which results in an overall stiffer construction, which is beneficial for the round! accuracy of the chuck affects. With such a design of the expansion chuck it also has a favorable effect that the distance between the tool and the spindle is constant, and the precision of machining when fully automatic gripping devices for such expansion chucks are used can thereby be significantly improved .
Um das Linearkugellager 86 gegen eindringendes Bohrwasser oder sonstige Verschmutzungen zu schützen, sind zwischen dem ersten Grundkörper 64 und dem zweiten Grundkörper 66 Dicht¬ mittel , beispielsweise ein in der Wandung des zweiten Grund- körpers 66 vorhandener O-Ring 89, vorhanden.In order to protect the linear ball bearing 86 against penetrating drilling water or other contaminants, sealants, for example an O-ring 89 present in the wall of the second basic body 66, are present between the first basic body 64 and the second basic body 66.
Bei dem in Fig. 14 dargestellten hydraulischen Dehnspannfut¬ ter 90 ist ein als Stei 1 kegel aufnähme geeigneter Grundkörper 92 und eine die Aufnahme 94 für ein Werkstück enthaltende Dehnbüchse 96 vorhanden. Die Dehnbüchse 96 wird ebenfalls wie die Dehnbüchse gemäß Fig. 13 mittels einer Überwurfmut¬ ter 98 im eingebauten Zustand gegenüber der Lage des Grund¬ körpers 92 fixiert. Die Dehnbüchse 96 wird ebenfalls mittels eines ersten Preßsitzes 100 und eines zweiten Preßsitzes 102 in den entsprechend vorhandenen Anlageflächen des Grundkör- pers 92 geführt.In the hydraulic expansion chuck 90 shown in FIG. 14 there is a base body 92 suitable as a taper 1 cone and an expansion sleeve 96 containing the receptacle 94 for a workpiece. The expansion sleeve 96, like the expansion sleeve according to FIG. 13, is fixed in the installed state with respect to the position of the base body 92 by means of a union nut 98. The expansion sleeve 96 is also guided by means of a first press fit 100 and a second press fit 102 in the corresponding contact surfaces of the base body 92.
Die Dehnbüchse 96 weist von der dem Grundkörper 92 zugewand¬ ten Seite her zunächst offene parallel zur Rotationsachse R des Dehnspannfutters 90 angeordnete Ausnehmungen 104 auf, die in eingebautem Zustand der Dehnbüchse 96 in dem Grundkör¬ per 92 das erste Kammersystem bilden. Gemäß Fig. 14 wird die¬ ses Kammersystem durch eine um die Aufnahme 94 herum angeord¬ nete kreisringförmige Ausnehmung 104 gebildet. Die Abdich- tung dieses Kammersystems 104 erfolgt durch eine in die Aus¬ nehmung 104 eingebrachten O-Ring 106, der sich beispielswei¬ se auf einem Stützring 108 gelagert ist, wobei sich dieser Teflonring auf einen eingelegten Stahlring 110 abstützt. Der Stahlring stützt sich im eingebauten Zustand der Dehnbüchse 96 auf eine entsprechend gegenüberliegende Planfläche des Grundkörpers 92 ab. Dieser Stahlring 110 wird als Beilage verwendet und dient zum festen Einstellen der aktiven Spann¬ länge der Dehnbüchse 96.From the side facing the base body 92, the expansion sleeve 96 initially has open recesses 104 which are arranged parallel to the axis of rotation R of the expansion chuck 90 and which, when the expansion sleeve 96 is installed, form the first chamber system in the base body 92. According to FIG. 14, this chamber system is formed by an annular recess 104 arranged around the receptacle 94. The sealing This chamber system 104 is operated by means of an O-ring 106 which is introduced into the recess 104 and is, for example, mounted on a support ring 108, this Teflon ring being supported on an inserted steel ring 110. In the installed state of the expansion sleeve 96, the steel ring is supported on a correspondingly opposite flat surface of the base body 92. This steel ring 110 is used as an insert and is used to set the active clamping length of the expansion sleeve 96.
Die Ausnehmungen 104 werden bevorzugt durch Elektroerosion hergestel.l t.The recesses 104 are preferably produced by electrical discharge machining.
An die Ausnehmüng 104 schließt schräg nach unten verlaufend eine Bohrung 112 an, die die erste Hälfte eines ölkanals bil¬ det. Im Grundkörper 92 ist eine entsprechende zweite Bohrung 114 vorhanden, die die andere Hälfte des ölkanals bildet. An diesen ölkanal schließt ein weiteres Kammersystem an, das mit dem zum Spannen eines Werkstücks erforderlichen Druck be- aufschlagbar ist, und das in Fig. 14 nicht dargestellt ist.A bore 112, which forms the first half of an oil channel, adjoins the recess 104 and runs obliquely downwards. A corresponding second bore 114 is present in the base body 92 and forms the other half of the oil channel. A further chamber system adjoins this oil channel, which can be loaded with the pressure required for clamping a workpiece, and which is not shown in FIG. 14.
Zur Einbauerleichterung ist auf der dem Grundkörper 92 zuge¬ wandten Außenseite der Dehnbüchse 96 in Höhe der Öffnung der ersten Bohrung 112 ein umlaufender Ringkanal 116 vorhanden, so daß die Dehnbüchse 96 in beliebiger verdrehter Stellung gegenüber dem Grundkörper 92 eingebaut werden kann, ohne daß die hydraulische Verbindung der ersten Hälfte 112 des ölka¬ nals und der zweiten Hälfte 114. des ölkanals unterbrochen ist. Dieser Ringkanal 116 ist mittels zweier entsprechend auf der Außen- bzw. Innenseite des Ringkanals 116 angeordne¬ ten 0-Ringen abgedichtet.To simplify installation, a circumferential ring channel 116 is provided on the outside of the expansion sleeve 96 facing the base body 92 at the level of the opening of the first bore 112, so that the expansion sleeve 96 can be installed in any rotated position relative to the base body 92 without the hydraulic Connection of the first half 112 of the oil channel and the second half 114 of the oil channel is interrupted. This ring channel 116 is sealed by means of two 0-rings correspondingly arranged on the outside or inside of the ring channel 116.
Bei einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform werden, anstatt der umlaufenden kreisringf rmigen Ausnehmung, einzel- ne zylindrische Ausnehmungen angeordnet, d e auf einem kon¬ zentrisch zur Aufnahme der Dehneinheit angeordneten Kreis vorhanden sind. In einer weiteren Variante wird auf die Ausbildung eines Ringkanals verzichtet. Stattdessen sind spezielle Führungs¬ einhe ten vorhanden, die ein Zusammenfügen von Dehnbüchse und Grundeinheit nur in einer bestimmten Ausrichtung zueinan- der zulassen, so daß die Öffnung der ersten Bohrung genau über der Öffnung der zweiten Bohrung zu liegen kommt und somit ein durchgehender ölkanal entsteht.In another embodiment according to the invention, instead of the circumferential circular recess, individual cylindrical recesses are arranged, which are present on a circle arranged concentrically for receiving the expansion unit. In a further variant, the formation of an annular channel is dispensed with. Instead, there are special guide units which only allow the expansion sleeve and base unit to be joined together in a certain orientation, so that the opening of the first bore comes to lie exactly above the opening of the second bore and thus a continuous oil channel is created.
Bei dem in Fig. 15 dargestellten hydraulischen Dehnspannfut- ter 120 ist lediglich sein oberer Teil, der Grundkörper 122 im Schnitt dargestellt. In diesem Grundkörper 122 ist eine Dehnbüchse 124 eingesetzt. Sie ist in ihrem oberen und unte¬ ren Bereich als zylindrische Hülse ausgebildet derart, daß sie im Bereich ihrer oberen und unteren stirnsei tigeπ Außen- wandbereichen mit Paßsitz 126, 128 in der Längsbohrung 130 des Grundkörpers 122 einsitzt.In the hydraulic expansion chuck 120 shown in FIG. 15, only its upper part, the base body 122, is shown in section. An expansion sleeve 124 is inserted in this base body 122. It is designed in its upper and lower area as a cylindrical sleeve such that it fits snugly in the area of its upper and lower end-side outer wall areas in the longitudinal bore 130 of the base body 122.
In ihrem mittleren Bereich besitzt diese Dehnbüchse 124 einen umlaufenden Ringwulst 132. Seine Querausdehnung ist derart, daß er ebenfalls mit Paßsitz 134 bzw. 136, 138 seit¬ lich in dem Grundkörper 122 einsitzt.In its central area, this expansion sleeve 124 has a circumferential annular bead 132. Its transverse extent is such that it also fits snugly in the base body 122 with a fit 134 or 136, 138.
Zur Lagefixierung der Ringwulst 132 in dem Grundkörper 122 dient eine im Querschnitt L-förmige Druckhülse 140, die so- wohl von oben als auch seitlich an der Ringwulst 132 an¬ liegt. Ihre pressende Anlage an der Ringwulst 132 wird mit¬ tels einem Schraubten 142 sichergestellt, das so in den Grundkörper 122 eingeschraubt 144 werden kann, daß es einen entsprechenden Druck auf diese Druckhülse 140 ausüben kann. Die Ringwulst 132 wird somit zwischen der Druckhülse 140 und dem Grundkörper 122 in Längsrichtung eingespannt.To fix the position of the annular bead 132 in the base body 122, a pressure sleeve 140 with an L-shaped cross section is used, which rests against the annular bead 132 both from above and laterally. Their pressing contact on the annular bead 132 is ensured by means of a screw 142, which can be screwed 144 into the base body 122 such that it can exert a corresponding pressure on this pressure sleeve 140. The annular bead 132 is thus clamped in the longitudinal direction between the pressure sleeve 140 and the base body 122.
Unterhalb der Ringwulst 132 ist zwischen dem Grundkörper 122 und der Längsbohrung 130 ein Ringspalt derart vorhanden, daß durch denselben eine die Dehnbüchse ringartig umgebende unte¬ re Kammer 146 ausgebildet ist. Diese Kammer 146 ist nach un¬ ten hin durch einen 0-Ring 148 abgedichtet, der seinerseits zwischen einem oberen Stützring 149 und einem unteren Stütz- ring 150 vorhanden ist. Durch das Vorhandensein des Ringes 149 läßt sich die Menge des Druckmediums in der unteren Kam¬ mer 146 verringern.Below the annular bead 132 there is an annular gap between the base body 122 and the longitudinal bore 130 such that a lower chamber 146 surrounding the expansion sleeve in a ring-like manner is formed by the latter. This chamber 146 is sealed towards the bottom by an O-ring 148, which in turn is between an upper support ring 149 and a lower support ring. ring 150 is present. The presence of the ring 149 allows the amount of pressure medium in the lower chamber 146 to be reduced.
Oberhalb des Ringwulstes 132 ist ein ebenfalls in diesem Be¬ reich umgebender Ringspalt vorhanden, der in gleicher Weise wie die untere Kammer 146 eine obere Kammer 152 darstellt. Diese Kammer 152 ist nach oben hin durch einen O-Ring 154 ab¬ gedichtet, der sich seinerseits an einem Stützring 156 lage- mäßig abstützt.Above the annular bead 132 there is an annular gap which also surrounds this area and which, like the lower chamber 146, represents an upper chamber 152. This chamber 152 is sealed at the top by an O-ring 154, which in turn is supported in a positional manner on a support ring 156.
In Längsrichtung quer durch die Ringwulst 132 hindurch sind zwei Längsbohrungen 158, 160 vorhanden. Diese beiden Bohrun¬ gen münden in eine - in der Zeichnung im Querschnitt dreieck- förmige - Ringnut 162 bzw. 164 ein, die mit der unteren Kam¬ mer 146 bzw. mit der oberen Kammer 152 eine leitungsmäßige Verbindung besitzen. Im vorliegenden Bei spiel sfal 1 ist die untere Ringnut 162 über eine einen ölkanal 166 darstellende Stichbohrung mit einer nicht näher dargestellten ölversor- gung verbunden. Das durch den ölkanal 166 zufließende Druck¬ medium gelangt damit in die untere Ringnut 162 und von dort in die untere Kammer 146 sowie durch die beiden Längsbohrun¬ gen 158 und 160 hindurch in die obere Ringnut 164 und weiter in die obere Kammer 152. Durch die 0-Ringe 148 und 154 wird ein Austritt dieses Druckmediums in Längsrichtung nach oben und unten aus den Kammern 146 bzw. 152 heraus verhindert. Durch zusätzliche 0-Ringe 168 bzw. 170 zwischen dem Ring¬ wulst 132 und der Druckhülse 144 bzw. dem Grundkörper 122 ist auch ein Austritt des Druckmediums in diesen Bereichen verhindert. Bei einem entsprechenden Druckaufbau in diesem Druckmedium werden damit die Wände der Dehnbüchse 124, die der unteren Kammer 146 bzw. oberen Kammer 152 benachbart sind, ausgedehnt, so daß ein in der Längsbohrung 190 der Dehnbüchse 124 einsteckendes Werkzeug in diesen Bereichen, . h. in Längsrichtung zweimal, in dem Grundkörper 122 gehal¬ ten wird.In the longitudinal direction across the annular bead 132, there are two longitudinal bores 158, 160. These two bores open into an annular groove 162 or 164, which is triangular in cross section in the drawing, and which have a line connection with the lower chamber 146 and with the upper chamber 152. In the present example sfal 1, the lower annular groove 162 is connected to an oil supply (not shown in more detail) via a tap hole which represents an oil channel 166. The pressure medium flowing through the oil channel 166 thus passes into the lower annular groove 162 and from there into the lower chamber 146 and through the two longitudinal bores 158 and 160 into the upper annular groove 164 and further into the upper chamber 152 0-rings 148 and 154 prevent this pressure medium from escaping in the longitudinal direction upwards and downwards from the chambers 146 and 152, respectively. An additional 0-rings 168 or 170 between the annular bead 132 and the pressure sleeve 144 or the base body 122 also prevents the pressure medium from escaping in these areas. With a corresponding pressure build-up in this pressure medium, the walls of the expansion sleeve 124, which are adjacent to the lower chamber 146 or upper chamber 152, are expanded so that a tool inserted into the longitudinal bore 190 of the expansion sleeve 124 in these areas,. H. twice in the longitudinal direction, is held in the base body 122.
In der Ringwulst 132 ist von einer Seite - in der Zeichnung rechten Seite - aus eine Querbohrung 172 durch diesen Ring¬ wulst hindurch vorhanden. In dieser Querbohrung 172 sitzt eine als Drehteil ausgebildete Arretierungsvorrichtung 174, deren Außenabmessungen kleiner als der Durchmesser der Boh- rung sind, so daß sie mit Spiel in dieser Querbohrung 172 einsitzt. Auch die Längserstreckung dieser als Klemmbolzen ausgebildeten Arretierungsvorrichtung, d. h. dessen Erstrek- kung in Querrichtung, ist etwas kleiner als die lichten Ab¬ messungen des Grundkörpers 122 in diesem Bereich, so daß er in Querrichtung auch in dem Grundkörper 122 mit Spiel ein¬ sitzt. In seinem Schnittbereich mit der Längsbohrung 130 ■ besitzt dieser Klemmbolzen 174 eine Längsbohrung 176. Ein in der Längsbohrung 190 einsitzendes Werkzeug kann damit unge¬ hindert durch den Klemmbolzen 174 hindurchgesteckt werden. Damit ein Werkzeug nicht zu tief in den Grundkörper 122 ein¬ tauchen kann, ist im unteren Bereich der Dehnbüchse 124 ein Sprengring 178 vorhanden, der als Auflage für das untere stirnseitige Ende eines Werkzeuges dient.In the ring bead 132 is from one side - in the drawing right side - from a transverse bore 172 through this ring bead available. In this transverse bore 172 there is a locking device 174 designed as a rotating part, the outer dimensions of which are smaller than the diameter of the bore, so that it sits in this transverse bore 172 with play. The longitudinal extent of this locking device, which is designed as a clamping bolt, ie its extension in the transverse direction, is somewhat smaller than the clear dimensions of the base body 122 in this area, so that it also sits with play in the base body 122 in the transverse direction. In its intersection with the longitudinal bore 130, this clamping bolt 174 has a longitudinal bore 176. A tool seated in the longitudinal bore 190 can thus be inserted through the clamping bolt 174 unhindered. To prevent a tool from immersing itself too deeply in the base body 122, a snap ring 178 is provided in the lower region of the expansion sleeve 124 and serves as a support for the lower end of a tool.
Von der Seite her, d. h. in Querrichtung ist im Klemmbolzen 174 eine Querbohrung 180 vorhanden, die mit einem Innengewin¬ de ausgestattet ist und die im Bereich der Längsbohrung 176 endet. In dieser Querbohrung 180 ist eine Klemmschraube 184 eingeschraubt vorhanden. Ein in der Längsbohrung 190 einsit- zendes Werkzeug kann mittels dieser Klemmschraube 184 gehal¬ ten werden. Dieser Halt kann über Form- und/oder Kraftschluß mit dem Werkzeugschaft sichergestellt werden. Die Klemm¬ schraube 184 ist von außen her durch eine in dem Grundkörper 122 vorhandene seitliche Bohrung 186 zugänglich. Dadurch, daß die Klemmschraube 184 an dem Klemmbolzen 174 befestigt ist, letzterer aber schwimmend in dem Grundkörper 122 gela¬ gert ist, ist auch das durch die Klemmschraube 184 arretier¬ te Werkzeug schwimmend in dem Grundkörper gelagert. Beim Aktivieren des Druckmediums kann damit ein bereits arretier- tes Werkzeug in Querrichtung so verschoben werden, daß es axial genau ausgerichtet ist. Trotz der schwimmenden Lage des Klemmbolzens 174 in der Ringwulst 132 und damit in der Dehnbüchse 124 ist ein Verdrehen bzw. Verkanten dieses Klemm- bolzens 174 um eine Hochachse durch die beidseitige stirnsei tige ausgerundete Ausbildung 189, die der entsprechenden Innenwölbung des Grundkörpers an dieser Stelle angepaßt ist, praktisch ausgeschlossen. Das vorstehend beschriebene Dehn- Spannfutter 120 hat den großen Vorteil, daß die durch die Klemmschraube 184 bewirkte Arretierung in die Dehnbüchse 124 integriert ist und die durch die Dehnbüchse 124 verursachten Dehnbewegungen nicht beeinträchtigen kann. Die Arretierung dient zur Sicherung des Werkzeuges in dem Grundkörper bei Druckverlust des beispielsweise hydraulischen Systems. From the side, ie in the transverse direction, there is a transverse bore 180 in the clamping bolt 174, which is equipped with an internal thread and which ends in the region of the longitudinal bore 176. A clamping screw 184 is screwed into this transverse bore 180. A tool inserted in the longitudinal bore 190 can be held by means of this clamping screw 184. This hold can be ensured by positive and / or non-positive connection with the tool shank. The clamping screw 184 is accessible from the outside through a lateral bore 186 provided in the base body 122. Because the clamping screw 184 is fastened to the clamping bolt 174, but the latter is floatingly supported in the base body 122, the tool locked by the clamping screw 184 is also floatingly supported in the base body. When activating the print medium, an already locked tool can be moved in the transverse direction so that it is exactly aligned axially. Despite the floating position of the clamping bolt 174 in the annular bead 132 and thus in the expansion sleeve 124, twisting or tilting of this clamping bolt 174 around a vertical axis through the bilateral end face rounded training 189, which is adapted to the corresponding internal curvature of the base body at this point, practically excluded. The expansion chuck 120 described above has the great advantage that the locking effect caused by the clamping screw 184 is integrated into the expansion sleeve 124 and cannot impair the expansion movements caused by the expansion sleeve 124. The lock is used to secure the tool in the base body in the event of pressure loss in the hydraulic system, for example.
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEP3805527.9 | 1988-02-23 | ||
| DE3805527A DE3805527A1 (en) | 1988-02-23 | 1988-02-23 | TOOL CHANGE SYSTEM |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO1989007996A1 true WO1989007996A1 (en) | 1989-09-08 |
Family
ID=6347922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/DE1989/000098 Ceased WO1989007996A1 (en) | 1988-02-23 | 1989-02-22 | Tool change system |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3805527A1 (en) |
| WO (1) | WO1989007996A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4015149A1 (en) * | 1990-05-11 | 1991-11-14 | Renate Ruf | ELASTIC CHUCK |
| FR2728818A1 (en) * | 1995-01-03 | 1996-07-05 | Hydra Lock Corp | TOOL HOLDER WITHOUT AND WITHOUT TOOL, AND TOOL HOLDER AND CHUCK ASSEMBLY |
| CN109434532A (en) * | 2018-11-28 | 2019-03-08 | 苏州市职业大学 | Pneumatic type tool changing device |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19840606A1 (en) | 1998-09-05 | 2000-04-13 | Witzig & Frank Gmbh | Tool changing device |
| DE19957218B4 (en) * | 1999-11-27 | 2005-10-20 | Actech Gmbh Adv Casting Tech | Arrangement for automatically changing shaft tools on a drive spindle of processing machines |
| GB0411686D0 (en) * | 2004-05-25 | 2004-06-30 | Westwind Air Bearing Ltd | Hydraulic chucks |
| DE202009000804U1 (en) * | 2009-01-22 | 2010-03-11 | Elha-Maschinenbau Liemke Kg | machine tool |
| DE102012111456C5 (en) * | 2012-11-27 | 2017-07-13 | Kennametal Inc. | Hydraulic expansion chuck and method of making such an expansion chuck |
Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR884305A (en) * | 1942-07-20 | 1943-08-10 | Improvements made to clamping devices for machine tools | |
| DE745845C (en) * | 1939-12-02 | 1944-05-15 | Hans Johann Hofer | Jig for machine tools |
| DE761210C (en) * | 1939-12-02 | 1953-08-31 | Hans Johann Hofer | Jig for machine tools |
| US2826420A (en) * | 1954-01-08 | 1958-03-11 | Karl A Klingler | Hydraulic holding means for chucks and the like |
| FR2181126A5 (en) * | 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 (en) * | 1977-05-12 | 1978-11-23 | Hans Werner Dipl Ing Loeckmann | Clamping ring securing tool or workpiece to shaft - is hollow sleeve with thin walled section deflected by internal hydraulic pressure onto tool etc. |
| GB2097300A (en) * | 1981-04-24 | 1982-11-03 | Roehm Guenter H | Clamping mandrel having a hydraulically expansible clamping sleeve |
| GB2112677A (en) * | 1981-12-09 | 1983-07-27 | Hurth Verwaltungs Gmbh | Expansion device for axial and radial clamping of annular member on a mandrel |
| 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 |
| DE8505534U1 (en) * | 1985-02-27 | 1985-05-30 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn | Clamping device on machine tools |
| CH649728A5 (en) * | 1979-11-29 | 1985-06-14 | Schrepfer Rudolf | Fastening device for tools having a cylindrical shank |
| DE8518206U1 (en) * | 1985-06-22 | 1985-08-01 | Ledermann Gmbh + Co, 7240 Horb | Drive unit for rotating shaft tools |
| EP0227620A2 (en) * | 1985-12-09 | 1987-07-01 | Waco Jonsereds AB | Tool holder with a locking device |
| DE3612243A1 (en) * | 1984-12-19 | 1987-10-22 | Gte Valeron Corp | Device for connecting an interchangeable tool head to a tool spindle |
| DE3631445A1 (en) * | 1986-09-16 | 1988-03-17 | Praezisions Werkzeug Und Spann | Hydraulic stretch clamping device |
-
1988
- 1988-02-23 DE DE3805527A patent/DE3805527A1/en not_active Ceased
-
1989
- 1989-02-22 WO PCT/DE1989/000098 patent/WO1989007996A1/en not_active Ceased
Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE745845C (en) * | 1939-12-02 | 1944-05-15 | Hans Johann Hofer | Jig for machine tools |
| DE761210C (en) * | 1939-12-02 | 1953-08-31 | Hans Johann Hofer | Jig for machine tools |
| FR884305A (en) * | 1942-07-20 | 1943-08-10 | Improvements made to clamping devices for machine tools | |
| US2826420A (en) * | 1954-01-08 | 1958-03-11 | Karl A Klingler | Hydraulic holding means for chucks and the like |
| FR2181126A5 (en) * | 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 (en) * | 1977-05-12 | 1978-11-23 | Hans Werner Dipl Ing Loeckmann | Clamping ring securing tool or workpiece to shaft - is hollow sleeve with thin walled section deflected by internal hydraulic pressure onto tool etc. |
| CH649728A5 (en) * | 1979-11-29 | 1985-06-14 | Schrepfer Rudolf | Fastening device for tools having a cylindrical shank |
| 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 |
| GB2097300A (en) * | 1981-04-24 | 1982-11-03 | Roehm Guenter H | Clamping mandrel having a hydraulically expansible clamping sleeve |
| GB2112677A (en) * | 1981-12-09 | 1983-07-27 | Hurth Verwaltungs Gmbh | Expansion device for axial and radial clamping of annular member on a mandrel |
| DE3612243A1 (en) * | 1984-12-19 | 1987-10-22 | Gte Valeron Corp | Device for connecting an interchangeable tool head to a tool spindle |
| DE8505534U1 (en) * | 1985-02-27 | 1985-05-30 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn | Clamping device on machine tools |
| DE8518206U1 (en) * | 1985-06-22 | 1985-08-01 | Ledermann Gmbh + Co, 7240 Horb | Drive unit for rotating shaft tools |
| EP0227620A2 (en) * | 1985-12-09 | 1987-07-01 | Waco Jonsereds AB | Tool holder with a locking device |
| DE3631445A1 (en) * | 1986-09-16 | 1988-03-17 | Praezisions Werkzeug Und Spann | Hydraulic stretch clamping device |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4015149A1 (en) * | 1990-05-11 | 1991-11-14 | Renate Ruf | ELASTIC CHUCK |
| FR2728818A1 (en) * | 1995-01-03 | 1996-07-05 | Hydra Lock Corp | TOOL HOLDER WITHOUT AND WITHOUT TOOL, AND TOOL HOLDER AND CHUCK ASSEMBLY |
| CN109434532A (en) * | 2018-11-28 | 2019-03-08 | 苏州市职业大学 | Pneumatic type tool changing device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3805527A1 (en) | 1989-08-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3504905C2 (en) | ||
| EP1321221B1 (en) | Clamping device with a chuck and a workpiece holder to be releasably held therein | |
| DE69800037T2 (en) | Chuck | |
| DE69714781T2 (en) | HYDROMECHANICAL FEED | |
| WO1995017275A1 (en) | Tool-holder | |
| DE3039267A1 (en) | CLAMPING DEVICE FOR TOOLS OR WORKPIECES | |
| WO1989007996A1 (en) | Tool change system | |
| AT391644B (en) | REVOLVER HEAD FOR A LATHE AND TOOL HOLDER TO MATCH THERE | |
| DE19852444A1 (en) | Detachable holding device for machine tool | |
| DE102004006213B3 (en) | Spring return quick release fastener e.g. for stretching of workpieces, has clamping sleeve which has bent inner surfaces and expandable with clamping sleeve designed as narrow slit locking collar expandable over capsule-shaped cone element | |
| DE3913626C2 (en) | Clamping device for shaft tools and associated shaft tool | |
| EP1175272B1 (en) | Clamping system for high rotational speeds | |
| WO1998022246A1 (en) | Clamping device | |
| EP1442832B1 (en) | Clamping device for clamping a tie bolt supplying locking balls sideways | |
| WO2005028148A1 (en) | Interface of a tool | |
| WO2003095132A1 (en) | Expansion chucking device | |
| DE20219340U1 (en) | Chuck for use on lathe or other machine tool has central bolt held by balls engaging in grooves in spring-loaded piston moving in cylinder | |
| DE9405030U1 (en) | Pallet clamping system | |
| EP4202393B1 (en) | Clamping device for clamping a component on a machine element of a machine tool | |
| WO2012069661A1 (en) | Block piece | |
| DE19526755A1 (en) | Clamp mounting for rotating body esp. grinding disc | |
| DE20219338U1 (en) | Workpiece clamp for machine tool work table has insertion bolt and radial groove to retain and locate workpiece | |
| DE3536237A1 (en) | CHUCK OR HIGH SPEED CLAMPING DEVICE | |
| DE102011122485B4 (en) | lathe dog | |
| DE3320068C2 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AK | Designated states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
|
| AL | Designated countries for regional patents |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |