PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE202007008869U1 31.10.2007
Titel Spanneinheit zum Einspannen eines Bearbeitungswerkzeuges
Anmelder Konrad Seidler Maschinenbau-Werkzeugmaschinen GmbH, 41472 Neuss, DE
Vertreter COHAUSZ & FLORACK, 40211 Düsseldorf
DE-Aktenzeichen 202007008869
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 31.10.2007
Registration date 27.09.2007
Application date from patent application 22.06.2007
IPC-Hauptklasse B23B 31/177(2006.01)A, F, I, 20070622, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B23B 31/18(2006.01)A, L, I, 20070622, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spanneinheit zum Einspannen eines Bearbeitungswerkzeugs bzw. Werkzeughalters in einem Bohrkopf einer Werkzeugmaschine, mit einer Anschlageinrichtung, die einen maschinenseitigen Anschlag und einen werkzeugseitigen Anschlag ausbildet, wobei der maschinenseitige Anschlag als Anschlag in Richtung der Längsachse der Spanneinheit und der werkzeugseitige Anschlag als Anschlag in Richtung der Längsachse und in einer Richtung quer zur Längsachse dient, und mit einer um die Anschlageinrichtung herum angeordneten, zum Einspannen des Bearbeitungswerkzeugs bzw. Werkzeughalters dienenden Zange, die einen oder mehrere mit der Anschlageinrichtung zusammenwirkende, in einer Richtung quer zur Längsachse schwenkbare Greiferhebel aufweist, die ein werkzeugseitiges Ende und ein maschinenseitiges Ende haben, wobei die Greiferhebel in Richtung der Längsachse relativ zu der Anschlageinrichtung zwischen einer Freigabeposition und einer Spannposition verschiebbar sind, wobei das werkzeugseitige Ende der Greiferhebel in der Spannposition am werkzeugseitigen Anschlag derart anliegt, dass das Bearbeitungswerkzeug bzw. der Werkzeughalter in der Spanneinheit eingespannt ist und wobei in der Freigabeposition die Greiferhebel in Richtung des maschinenseitigen Anschlags derart verschoben sind, dass das Bearbeitungswerkzeug bzw. der Werkzeughalter von der Spanneinheit lösbar ist.

Ferner betrifft die Erfindung einen entsprechenden Bohrkopf für eine Werkzeugmaschine zum Anschluss eines rotierenden und/oder feststehenden Bearbeitungswerkzeugs bzw. Werkzeughalters.

Schließlich betrifft die Erfindung eine entsprechende Werkzeugmaschine zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels eines rotierenden und/oder feststehenden Bearbeitungswerkzeugs.

Spanneinheiten, Bohrköpfe und Werkzeugmaschinen der eingangs beschriebenen Art sind an sich bekannt und erlauben es, Werkstücke mittels an dem Bohrkopf angesetzter, auswechselbarer Bearbeitungswerkzeuge, ggf. unter Zuhilfenahme eines Werkzeughalters bzw. -adapters, zu bearbeiten. Dabei sind im vorliegenden Fall mit dem Begriff Bohrkopf alle denkbaren Bearbeitungsköpfe gemeint, also auch solche für die Bearbeitung mit Fräsmaschinen, Schleifmaschinen oder dergleichen.

Bei den Bearbeitungswerkzeugen kann es sich sowohl um rotierende als auch um feststehende Werkzeuge handeln. Dabei sind die modernen Werkzeugmaschinen, von denen die Erfindung ausgeht, in der Lage, sowohl die rotierenden als auch die feststehenden Werkzeuge mit ein und demselben Bohrkopf zu verbinden.

Ein Bohrkopf bzw. eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art, bei der sowohl rotierende als auch feststehende Bearbeitungswerkzeuge verwendet werden können, wird nun im folgenden beispielhaft beschrieben. Danach ist im Innern eines um die Längsachse angeordneten Bohrstößels eine Lagerbüchse angeordnet und drehfest mit dem Bohrstößel verbunden. Die Lagerbüchse hat einen antriebseitiges Ende, also ein Ende, das zum Antrieb einer im Inneren der Lagerbüchse und des Bohrstößels verlaufenden und rotierbar gelagerten Treibwelle hin gerichtet ist, und ein werkzeugseitiges Ende, das in Richtung des Werkzeughalters oder Bearbeitungswerkzeugs gerichtet ist. An der Treibwelle, genauer gesagt an deren werkzeugseitigem Kopfende, können die rotierenden Teile eines Bearbeitungswerkzeugs montiert werden. Der feststehende Teil des Bearbeitungswerkzeugs oder ein Werkzeughalter wird dagegen zwischen einer im Innern der Lagerbüchse drehfest gehaltenen Spanneinheit und der Lagerbüchse verklemmt.

Die Spanneinheit, welche bereits eingangs beschrieben wurde, weist als wesentliche Merkmale eine Anschlageinrichtung und eine damit zusammenwirkende Spannzange auf. Die Zange hat wiederum mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Greiferhebel, welche in einer Richtung quer zur Längachse des Bohrkopfes bzw. der Spanneinheit, also in radialer Richtung, schwenkbar sind. Außerdem sind die Greiferhebel relativ zu der Anschlageinrichtung in Längsrichtung, also in Richtung der Längsachse, zwischen einer Freigabeposition und einer Spannposition verschiebbar. Dabei weisen die Greiferhebel an ihrem werkzeugseitigen Ende einen hervorstehenden Abschnitt auf, der einen Haken bildet, der mit einem korrespondierenden hervorstehenden Abschnitt bzw. Haken am Bearbeitungswerkzeug bzw. Werkzeughalter so zusammenwirkt, dass das Bearbeitungswerkzeug bzw. der Werkzeughalter in der Spannposition in die Greiferhebel eingehakt ist.

Die Greiferhebel weisen ferner an ihrem werkzeugseitigen Ende eine relativ zur Längsachse schräg verlaufende Fläche auf, welche in der Spannposition mit einem ebenfalls schräg verlaufenden korrespondierenden Anschlag an der Anschlageinrichtung in Kontakt kommt. Durch die auf das Bearbeitungswerkzeug bzw. den Werkzeughalter wirkende Erdanziehungskraft, welche in Richtung der Längachse wirkt, um die die Spanneinheit herum angeordnet ist, wird über den hakenförmigen Vorsprung des Bearbeitungswerkzeugs bzw. Werkzeughalter jeder Greiferhebel in Richtung der Längsachse bzw. Erdanziehungskraft gegen den werkzeugseitigen Anschlag gedrückt. Dadurch, dass der Anschlag und die am Anschlag zur Anlage kommende Fläche der Greiferhebel gegenüber dem Verlauf der Längsachse schräg angestellt ist, soll erreicht werden, dass in der Spannposition, in welcher das Gewicht des Bearbeitungswerkzeugs bzw. Werkzeughalters die Greiferhebel nach unten zieht, die Greiferhebel radial nach innen schwenken können, was ansonsten zu einer Freigabe des Bearbeitungswerkzeugs bzw. Werkzeughalters führen würde.

Problematisch an diesem Stand der Technik ist allerdings, dass bei besonders schweren Bearbeitungswerkzeugen, beispielsweise schweren Bohrstangen oder Fräsköpfen, eine derart große Kraft auf die Greiferhebel wirkt, dass diese trotz Anlage an dem werkzeugseitigen Anschlag nach innen verschwenken können. Dies kann dazu führen, dass die eingespannten Bearbeitungswerkzeuge oder ein entsprechend eingespannter Werkzeughalter mit einem Bearbeitungswerkzeug verkantet oder im schlimmsten Fall sogar aus der Spanneinheit herausrutscht.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spanneinheit der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass auch schwere Bearbeitungswerkzeuge in der Spannposition sicher gehalten werden. Ferner soll ein entsprechender Bohrkopf und eine entsprechende Werkzeugmaschine angegeben werden.

Die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe wird gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung bei einer Spanneinheit der eingangs genannten Art, dadurch gelöst, dass ein elastisches Element vorgesehen ist, dass derart angeordnet ist, dass es auf die Greiferhebel eine in Richtung vom maschinenseitigen Ende zum werkzeugseitigen Ende wirkende Kraft ausübt.

Durch das elastische Element wird erreicht, dass die Greiferhebel in der Spannposition gehalten werden und nur aus dieser Position bewegt werden können, wenn sie gegen die vom elastischen Element ausgeübte Kraft bewegt werden. Mit anderen Worten, durch das elastische Element werden in der Spannposition die Greiferhebel unterstützt, so dass diese selbst bei schweren Bearbeitungswerkzeugen nicht unabsichtlich verschwenken können, was zum Herausrutschen des Bearbeitungswerkzeugs bzw. Werkzeughalters führen würde.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Spanneinheit sind in der Spannposition die Greiferhebel in Richtung vom maschinenseitigen Ende zum werkzeugseitigen Ende unter Vorspannung gehalten. Mit anderen Worten, in der Spannposition wirkt bereits eine gewisse Kraft auf die Greiferhebel.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Spanneinheit ist das elastische Element eine Feder oder weist das elastische Element zumindest eine Feder auf. Bei der Feder handelt es sich vorzugsweise um eine Druckfeder, insbesondere eine Wellendruckfeder. Eine Feder hat den Vorteil, dass sie auf einfache Weise eingebaut werden kann und ohne weiteres einen geeigneten Druck auf die Greiferhebel ausüben kann.

Vorzugsweise wird das elastische Element, beispielsweise die Wellendruckfeder, zwischen dem maschinenseitigen Ende der Greiferhebel und dem maschinenseitigen Anschlag der Anschlageinrichtung angeordnet.

Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Spanneinheit steigt die auf die Greiferhebel ausgeübte Kraft beim Verschieben der Greiferhebel von der Spannposition in Richtung der Freigabeposition an. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Greiferhebel zumindest nicht so weit aus ihrer optimalen Position wegbewegt werden können, dass ein Bearbeitungswerkzeug bzw. Werkzeughalter unabsichtlich sich von der Spanneinheit lösen kann.

Die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe wird ferner gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung bei einem Bohrkopf der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass eine Spanneinheit, wie sie zuvor beschrieben wurde, vorgesehen ist.

Schließlich wird die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe gemäß einer dritten Lehre der vorliegenden Erfindung bei einer Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass sie mit einem Bohrkopf, wie er zuvor beschrieben wurde, versehen ist.

Die Werkzeugmaschine ist vorzugsweise eine Bohr-, Fräs- oder Schleifmaschine.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Spanneinheit, den erfindungsgemäßen Bohrkopf und die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird beispielsweise verwiesen einerseits auf die dem Schutzanspruch 1 nachgeordneten Schutzansprüche, andererseits auf die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung.

In der Zeichnung zeigt:

1 einen Bohrkopf gemäß Stand der Technik und

2 einen Bohrkopf mit einem Ausführungsbeispiel einer Spanneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.

Im Folgenden werden zunächst die Merkmale des Bohrkopfes 3 bzw. der Spanneinheit 1 beschrieben, welche beim in 1 dargestellten Stand der Technik und bei der in 2 dargestellten Erfindung übereinstimmen.

Der Bohrkopf 3 ist, mit Ausnahme der erfindungsgemäßen Weiterentwicklung, ein Bohrkopf des Typs, wie er in der Beschreibungseinleitung als Stand der Technik beschrieben wurde. Er weist danach eine Lagerbüchse 13 auf, welche mit einem nicht dargestellten Bohrstößel drehfest verbunden ist. Eine Schubstange 14, in welcher eine nicht dargestellte Treibwelle angeordnet werden kann, ist in der Lagerbüchse in Längsrichtung verschiebbar gelagert. Die Schubstange 14 ist mit einer Anschlageinrichtung 4 verbunden, welche im vorliegenden Fall zweiteilig ausgebildet ist, nämlich einen Grundkörper aufweist, an welchem ein werkzeugseitiger Anschlag 6 ausgebildet ist, sowie einen Ring, an welchem ein maschinenseitiger Anschlag 5 ausgebildet ist.

Um die Anschlageinrichtung 4 sind in Umfangsrichtung mehrere Greiferhebel 8 einer Zange 7 verteilt, wobei die Greiferhebel 8 sowohl in radialer Richtung von einer senkrechten Position in eine schräg gestellte Position nach innen verschwenkbar sind als auch zwischen einer Spannposition (B) und einer Freigabeposition (A) verschiebbar sind.

Das werkzeugseitige Ende 9 der Greiferhebel 8 liegt in der Spannposition (B) am werkzeugseitigen Anschlag 6 derart an, dass das Bearbeitungswerkzeug bzw. der Werkzeughalter 2 in der Spanneinheit 1 eingespannt ist. In der Freigabeposition (A) sind die Greiferhebel 8 gegenüber der Spannposition (B) in Richtung des maschinenseitigen Anschlags 5 derart verschoben, dass das Bearbeitungswerkzeug bzw. der Werkzeughalter 2 von der Spanneinheit 1 lösbar ist.

Beim in 1 dargestellten Stand der Technik kann es vorkommen, dass ein schweres Bearbeitungswerkzeug bzw. ein damit bestückter Werkzeughalter 2 eine so große Kraft auf die Greiferhebel 8 ausübt, dass diese in der Spannposition (B) von ihrer senkrechten Lage in radialer Richtung nach innen ausgelenkt werden. Die Folge ist, dass das Bearbeitungswerkzeug bzw. der Werkzeughalter 2 verkantet oder unabsichtlich aus dem Bohrkopf 3 herausrutscht.

2 zeigt eine Möglichkeit, mit der ein unabsichtliches Verschwenken der Greiferhebel 8 in der Spannposition (B) in radialer Richtung nach innen verhindert werden kann.

Da beim Verschwenken der Greiferhebel 8 in radialer Richtung nach innen gleichzeitig ein Verschieben der Greiferhebel 8 nach oben, also zum maschinenseitigen Anschlag 5 hin erfolgt, wird erfindungsgemäß ein elastisches Element 11, hier eine Wellendruckfeder 12, zwischen dem maschinenseitigen Anschlag 5 und dem maschinenseitigen Ende 10 der Greiferhebel 8 angeordnet, der einem unbeabsichtigten Verschieben entgegenwirkt. Dazu ist die Wellendruckfeder 12 so angeordnet, dass sie auf die Greiferhebel 8 eine in Richtung vom maschinenseitigen Ende 10 zum werkzeugseitigen Ende 9 wirkende Kraft ausübt. Auf diese Weise wird ein Auslenken bzw. Verschwenken der Greiferhebel 8 bei besonders schweren Bearbeitungswerkzeugen sicher verhindert. Ein schweres Bearbeitungswerkzeug kann daher nicht mehr ohne weiteres unbeabsichtigt aus dem Bohrkopf herausrutschen oder verkanten.


Anspruch[de]
Spanneinheit (1) zum Einspannen eines Bearbeitungswerkzeugs bzw. Werkzeughalters (2) in einem Bohrkopf (3) einer Werkzeugmaschine,

– mit einer Anschlageinrichtung (4), die einen maschinenseitigen Anschlag (5) und einen werkzeugseitigen Anschlag (6) ausbildet, wobei der maschinenseitige Anschlag (5) als Anschlag in Richtung der Längsachse (L) der Spanneinheit (1) und der werkzeugseitige Anschlag (6) als Anschlag in Richtung der Längsachse (L) und in einer Richtung quer zur Längsachse (L) dient, und

– mit einer um die Anschlageinrichtung (4) herum angeordneten, zum Einspannen des Bearbeitungswerkzeugs bzw. Werkzeughalters (2) dienenden Zange (7), die einen oder mehrere mit der Anschlageinrichtung (4) zusammenwirkende, in einer Richtung quer zur Längsachse (L) schwenkbare Greiferhebel (8) aufweist, die ein werkzeugseitiges Ende (9) und ein maschinenseitiges Ende (10) haben, wobei die Greiferhebel (8) in Richtung der Längsachse (L) relativ zu der Anschlageinrichtung (4) zwischen einer Freigabeposition (A) und einer Spannposition (B) verschiebbar sind, wobei das werkzeugseitige Ende (9) der Greiferhebel (8) in der Spannposition (B) am werkzeugseitigen Anschlag (6) derart anliegt, dass das Bearbeitungswerkzeug bzw. der Werkzeughalter (2) in der Spanneinheit (1) eingespannt ist und wobei in der Freigabeposition (A) die Greiferhebel (8) in Richtung des maschinenseitigen Anschlags (5) derart verschoben sind, dass das Bearbeitungswerkzeug bzw. der Werkzeughalter (2) von der Spanneinheit (1) lösbar ist,

dadurch gekennzeichnet, dass ein elastisches Element (11) vorgesehen ist, dass derart angeordnet ist, dass es auf die Greiferhebel (8) eine in Richtung vom maschinenseitigen Ende (10) zum werkzeugseitigen Ende (9) wirkende Kraft ausübt.
Spanneinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Spannposition (B) die Greiferhebel (8) in Richtung vom maschinenseitigen Ende (10) zum werkzeugsseitigen Ende (9) unter Vorspannung gehalten sind. Spanneinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (11) eine Feder ist oder zumindest eine Feder aufweist. Spanneinheit (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder eine Druckfeder, insbesondere eine Wellendruckfeder (12), ist. Spanneinheit (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (11) zwischen dem maschinenseitigen Ende (10) der Greiferhebel (8) und dem maschinenseitigen Anschlag (5) der Anschlageinrichtung (4) angeordnet ist. Spanneinheit (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Greiferhebel (8) ausgeübte Kraft beim Verschieben der Greiferhebel (8) von der Spannposition (B) in Richtung der Freigabeposition (A) ansteigt. Bohrkopf (3) für eine Werkzeugmaschine zum Anschluss eines rotierenden und/oder feststehenden Bearbeitungswerkzeugs bzw. Werkzeughalters (2), mit einer Spanneinheit (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche. Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken mittels eines rotierenden und/oder feststehenden Bearbeitungswerkzeugs (2), mit einem Bohrkopf nach Anspruch 7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Bohr-, Fräs- oder Schleifmaschine ist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com