-
Die
Erfindung betrifft einen Werkzeughalter einer Werkzeugmaschine nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Die
EP 0 962 280 A2 zeigt
einen Werkzeughalter einer Werkzeugmaschine der eingangs genannten
Art. Um den Werkzeughalter an einer Werkzeughalteraufnahme der Werkzeugmaschine
befestigen zu können,
weist der Werkzeughalter einen Werkzeughalterschaft auf, welcher
in eine korrespondierende Bohrung der Werkzeughalteraufnahme eintaucht
und dort mittels eines Klemmstückes
fixiert ist. Um den Werkzeughalter exakt ausrichten zu können, ist
eine Ausrichteinrichtung zwischen dem Werkzeughalter und der Werkzeughalteraufnahme
vorgesehen. Mittels dieser Ausrichteinrichtung ist eine Verschwenkbewegung
des Werkzeughalters bezüglich der
Werkzeughalteraufnahme mit dem Werkzeughalterschaft als Schwenkachse
durchführbar.
Die Ausrichteinrichtung weist einen Ausrichtzapfen auf, welcher
fest mit der Werkzeughalteraufnahme verbunden ist. Auf diesen Ausrichtzapfen
ist ein Führungsteil
in Form eines Kulissensteins aufgesteckt, welcher zu diesem Zweck
eine Mittenbohrung aufweist, welche etwas größer ist als der Durchmesser
des Ausrichtzapfens. Fixiert wird das Führungsteil auf dem Ausrichtzapfen
dergestalt, daß in
dem Führungsteil
eine Anschlagschraube eingeschraubt ist, welche gegen den Ausrichtzapfen
preßt.
Das Führungsteil
mit seiner Anschlagschraube sowie ein Aufnahmegehäuse sind
relativ zueinander längsverschiebbar
gelagert. Dabei ist auf der einen Seite zwischen dem Führungsteil
und dem Aufnahmegehäuse ein
Kraftspeicher in Form von Tellerfedern abgestützt. Auf der anderen Seite
ist in das Aufnahmegehäuse
ein Betätigungsteil
in Form einer Schraube eingedreht. Die Befestigung des Aufnahmegehäuses an
dem Werkzeughalter erfolgt über
Festlegschrauben. Die Funktionsweise ist wie folgt: Der Kulissenstein
des Führungsteils
verbleibt aufgrund der Verschraubung durch die Anschlagschraube
in seiner festgelegten Position auf dem Ausrichtzapfen. Bei Betätigen der
Betätigungsschraube
bewegt sich das Aufnahmegehäuse
und damit der Werkzeughalter um eine vorgebbare Wegstrecke. Die
Verschiebung des Aufnahmegehäuses
auf dem Führungsteil
bzw. dem Kulissenstein erfolgt dabei unter der Kraftwirkung des
Kraftspeichers. Dieser kann durch äußere Kräfte überbrückt werden mit der Folge des
Verlustes der Position.
-
Die
US 4 836 725 zeigt einen
einstellbaren Werkzeughalter in Werkzeugmaschinen. Der Werkzeughalter
für das
Werkzeug ist dabei mittels einer Exzenterhülse verstellbar angeordnet.
-
Davon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeughalter
einer Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art mit einer verbesserten
Ausrichteinrichtung für
die relative Lageeinstellung des Werkzeughalters zu schaffen.
-
Die
technische Lösung
dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch einen Werkzeughalter mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
-
Dadurch
ist eine verbesserte Ausrichteinrichtung für die relative Lageeinstellung
des Werkzeughalters bezüglich
zur Werkzeughalteraufnahme geschaffen. Die Grundidee besteht darin,
daß erfindungsgemäß eine feste
Verbindung zwischen der Werkzeughalteraufnahme und dem Aufnahmegehäuse geschaffen
ist, während
das Aufnahmegehäuse
in Verstellrichtung beweglich mit dem Werkzeughalter verbunden ist.
Das Aufnahmegehäuse
wird dabei über
geeignete Elemente so gehalten, daß es sich nur in Verstellrichtung
bewegen kann. Dadurch ist eine Möglichkeit
geschaffen, daß kein
Kraftspeicher notwendig ist, der durch äußere Kräfte überbrückt werden könnte und
damit die Position verliert. Vielmehr ist mittels der erfindungsgemäßen Ausrichteinrichtung
eine rein formschlüssige
Positionierung möglich.
Bei dem Verstellelement handelt es sich um einen Exzenter. Konkret
erfolgt die Verstellbewegung zwischen dem Aufnahmegehäuse und
dem Werkzeughalter über
eine Exzenterbuchse. Der Exzenter wird dadurch gebildet, daß die Bohrung
der Exzenterbuchse exzentrisch zur Außenkontur angebracht wird.
Typischerweise liegt dies im Bereich von wenigen zehntel Millimeter.
Der Außendurchmesser
der Exzenterbuchse bewegt sich in einem Langloch oder einer größeren Bohrung.
In der Bohrung der Exzenterbuchse befindet sich ein Stift, welcher
fester Bestandteil des Werkzeughalters ist, indem er beispielsweise
in das Gehäuse
des Werkzeughalters eingepreßt
worden ist. Zur Drehung der Exzenterbuchse kann ein Sechskantschlüssel vorgesehen
sein, welcher in einen korrespondierenden Innensechskant der Exzenterbuchse
gesteckt wird. Die Ausgangslage der Exzenterbuchse kann durch eine
Markierung angezeigt werden. Der Exzenter ist somit im Aufnahmegehäuse drehbar
gelagert und wirkt bei einer Drehbewegung dergestalt, daß der Werkzeughalter verschwenkt
wird. Somit erfolgt die relative Lageeinstellung dadurch, daß das Aufnahmegehäuse durch eine
Exzenterverstellung relativ zum Werkzeughalter verschoben werden
kann. Durch Drehen des Exzenters kann dabei sehr feinfühlig die
relative Lage eingestellt werden. Über diese Exzenterwirkung ist
im übrigen
eine wesentlich feinfühligere
Verstellung in beiden Richtungen möglich als dies beispielsweise mittels
einer Schraube mit Feingewinde möglich
ist. Das Verhältnis
beträgt
dabei ca. 1:5 bis 1:10. Aufgrund einer leichten Verspan nung und
der geometrischen Verhältnisse
beim Exzenter ist eine ungewollte Verstellung des Systems durch äußere Kräfte ausgeschlossen.
Insbesondere ist kein Kraftspeicher notwendig, der durch äußere Kräfte überbrückt werden könnte und
damit die Position verliert. Das Exzentersystem ermöglicht vielmehr
eine reine formschlüssige
Positionierung. Durch eine entsprechende Lage des Exzenters ist
schließlich
eine optimale Zugänglichkeit
auf Drehzentren gegeben.
-
Die
Weiterbildung gemäß Anspruch
2 schlägt
eine einfache konstruktive Realisierung der festen Verbindung zwischen
der Werkzeughalteraufnahme und dem Aufnahmegehäuse mittels eines Fixierstiftes
vor.
-
Die
Weiterbildung hiervon gemäß Anspruch 3
hat den Vorteil, daß damit
eine konstruktiv einfache lösbare
Fixierung des Werkzeughalters an der Werkzeughalteraufnahme geschaffen
ist. Es ist lediglich erforderlich, das Aufnahmegehäuse des
Werkzeughalters über
den der Werkzeughalteraufnahme zugeordneten Stift zu stecken und
anschließend
durch Anziehen des Gewindestiftes den Stift der Werkzeughalteraufnahme
im Aufnahmegehäuse
fest einzuklemmen. Dadurch ist eine feste, allerdings lösbare Verbindung
zwischen dem Aufnahmegehäuse
und der Werkzeughalteraufnahme geschaffen.
-
Die
Weiterbildung gemäß Anspruch
4 schlägt
eine – bevorzugte – Variante
der beweglichen Verbindung zwischen dem Werkzeughalter und der Ausrichteinrichtung
vor. Die Grundidee besteht darin, daß das Aufnahmegehäuse in Verstellrichtung
beweglich zum Werkzeughalter verbunden ist, wobei es über geeignete
Elemente so gehalten ist, daß es
sich nur in Verstellrichtung bewegen kann. Dies wird gemäß dieser
Variante durch zwei Schrauben in entsprechenden Langlöchern realisiert.
-
Durch
die Weiterbildung hiervon gemäß Anspruch
5 wird über
Kraftspeicher das Aufnahmegehäuse
leicht gegen den Werkzeughalter gedrückt, damit eine Verstellung
möglich
ist, ohne daß die
Gefahr des Abhebens besteht.
-
Als
Alternative zu dem Schrauben/Langloch-System kann die bewegliche
Verbindung zwischen dem Werkzeughalter und dem Aufnahmegehäuse gemäß Anspruch
6 auch durch eine Nut/Feder-Führung
erfolgen.
-
Eine
weitere Weiterbildung schlägt
schließlich
Anspruch 7 vor. Die Grundidee besteht darin, daß in Verstelleinrichtung die
Exzenterbuchse durch einen Gewindestift sowie gegebenenfalls durch
ein zusätzliches,
dazwischen eingeordnetes Formteil radial spielfrei gegen die gegenüberliegende
Wand der Bohrung gedrückt
wird. In Querrichtung zur Verstellbewegung kann sich die Exzenterbuchse
hingegen frei bewegen. Die Exzenterbuchse wird somit durch den Gewindestift
und das Formteil leicht verformt, so daß eine spielfreie, jedoch nicht
klemmende Verbindung zwischen dem Stift und der Exzenterbuchse entsteht.
Somit ist die Verstelleinrichtung durch die gleichzeitig innen und
außen
geklemmte Exzenterbuchse spielfrei.
-
Ein
Ausführungsbeispiel
eines an einer Werkzeughalteraufnahme angeordneten Werkzeughalters
einer Werkzeugmaschine wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben.
In diesen zeigt:
-
1 eine – teilweise
geschnittene – Seitenansicht
der Vorrichtung;
-
2 eine – ebenfalls
teilweise geschnittene – Oberansicht
der Vorrichtung in 1;
-
3 eine
Rückansicht
der Vorrichtung in 1 im Bereich der Ausrichteinrichtung
in vergrößerter Darstellung;
-
4 einen
Schnitt entlang der Linie A-A in 3;
-
5 einen
Schnitt entlang der Linie B-B in 3.
-
An
einer nicht dargestellten Werkzeugmaschine ist eine Werkzeughalteraufnahme 1 angeordnet.
Diese weist eine Bohrung 2 auf. Außerdem ist an dieser Werkzeughalteraufnahme 1 ein
senkrecht abstehender Stift 3 vorgesehen.
-
Weiterhin
weist das System einen Werkzeughalter 4 auf. Dieser weist
unterseitig einen Werkzeughalterschaft 5 auf, mittels welchem
der Werkzeughalter 4 an der Werkzeughalteraufnahme 1 der Werkzeugmaschine
fixiert wird. Die Fixierung kann dabei mittels eines – nicht
dargestellten – Klemmstücks erfolgen.
Außerdem
weist der Werkzeughalter 4 einen Stift 6 auf,
welcher fester Bestandteil des Werkzeughalters 4 ist, indem
er in das Gehäuse
des Werkzeughalters 4 eingepreßt worden ist.
-
Schließlich weist
das System eine Ausrichteinrichtung 7 auf, mittels welcher
der Werkzeughalter 4 bezüglich der Werkzeughalteraufnahme 1 in
einer Verschwenkbewegung ausgerichtet werden kann. Diese Ausrichteinrichtung 7 weist
ein Aufnahmegehäuse 8 auf.
Dieses ist mittels einer Bohrung 9 auf den Stift 3 der
Werkzeughalteraufnahme 1 aufgesetzt und mittels eines im
Aufnahmegehäuse 8 angeordneten
Gewindestiftes 10 fixiert. Dadurch ist eine feste Verbindung
zwischen der Werkzeughalteraufnahme 1 und dem Aufnahmegehäuse 8 geschaffen.
-
Während die
Verbindung zwischen der Werkzeughalteraufnahme 1 und dem
Aufnahmegehäuse 8 fest
ist, ist die Verbindung zwischen dem Aufnahmegehäuse 8 der Ausrichteinrichtung 7 und dem
Werkzeughalter 4 beweglich. Die Verbindung erfolgt dabei über zwei
Schrauben 11, welche in den Werkzeughalter 4 eingedreht
sind. Die Schäfte
der Schrauben 11 durchragen dabei korrespondierende Langlöcher 12,
welche im Aufnahmegehäuse 8 ausgebildet
sind. Zwischen den Köpfen
der Schrauben 11 und dem Aufnahmegehäuse 8 ist jeweils
ein Kraftspeicher 13 beispielsweise in Form von Tellerfedern angeordnet.
Durch diese Kraftspeicher 13 wird das Aufnahmegehäuse 8 leicht
gegen den Werkzeughalter 4 gedrückt, damit zwar eine Verstellung
in Längsrichtung
der Langlöcher 12 möglich ist,
aber kein Abheben.
-
Als
Verstelleinrichtung dient ein Exzenter 14. Zu diesem Zweck
weist das Aufnahmegehäuse 8 eine
Bohrung 15 auf, in welcher eine Exzenterbuchse 16 drehbar
angeordnet ist. Diese Exzenterbuchse 16 ist dabei auf den
Stift 6 des Werkzeughalters 4 aufgesteckt. Gegen
die Exzenterbuchse 16 drückt von außen ein Gewindestift 17 über ein
Formteil 18. Die Exzenterbuchse 16 wird durch
den Gewindestift 17 und das Formteil 18 leicht
verformt, so daß eine
spielfreie, aber nicht klemmende Verbindung zwischen dem Stift 6 und
der Exzenterbuchse 16 entsteht.
-
Die
Funktionsweise ist wie folgt:
Nachdem der Werkzeughalter 4 an
der Werkzeughalteraufnahme 1 befestigt worden ist, indem
das Aufnahmegehäuse 8 mit
seiner Bohrung 9 auf den Stift 3 der Werkzeughalteraufnahme 1 aufgesteckt
und mittes des Gewindestiftes 10 fixiert worden ist, kann mittels
der Ausrichteinrichtung 7 eine Lageeinstellung des Werkzeughalters 4 bezüglich zur
Werkzeughalteraufnahme 1 durchgeführt werden. Aufgrund der leichten
Verspannung und der geometrischen Verhältnisse ist eine ungewollte
Verstellung des Systems durch äußere Kräfte ausgeschlossen.
Durch Drehung der Exzenterbuchse 16 kann dabei sehr feinfühlig die
relative Lage eingestellt werden. Zur Drehung wird ein Sechskantschlüssel in
den Innensechskant der Exzenterbuchse 16 gesteckt, wobei
die Ausgangslage der Exzenterbuchse 16 durch eine Markierung
angezeigt werden kann. Beim Drehen der Exzenterbuchse 16 wird
dabei das Aufnahmegehäuse 8 entweder
in die eine oder in die andere Richtung längs der Langlöcher 12 bewegt.
-
Bei
einem Wechsel des Werkzeughalters 4 wird der Gewindestift 10 gelöst. Anschließend ist
das Aufnahmegehäuse 8 frei
beweglich zur Werkzeughalteraufnahme 1, so daß der Werkzeughalter 4 sehr leicht
entnommen werden kann. Die Position des Aufnahmegehäuses 8 relativ
zum Werkzeughalter 4 ändert
sich dabei nicht.
-
Beim
Wiedereinsetzen des Werkzeughalters 4 in die Werkzeughalteraufnahme 1 wird
die Bohrung 9 des Aufnahmegehäuses 8 wieder über den
Stift 3 gesteckt. Anschließend wird über den Gewindestift 10 wieder
eine feste Verbindung zwischen dem Aufnahmegehäuse 8 und der Werkzeughalteraufnahme 1 hergestellt.
Dadurch, daß sich
geometrisch nichts geändert
hat, ist die Wiederholgenauigkeit der relativen Lage zwischen dem
Werkzeughalter 4 und der Werkzeughalteraufnahme 1 sehr
hoch. Sie ist typischerweise geringer als 0,01 mm auf 60 mm Meßlänge.
-
- 1
- Werkzeughalteraufnahme
- 2
- Bohrung
- 3
- Stift
- 4
- Werkzeughalter
- 5
- Werkzeughalterschaft
- 6
- Stift
- 7
- Ausrichteinrichtung
- 8
- Aufnahmegehäuse
- 9
- Bohrung
- 10
- Gewindestift
- 11
- Schraube
- 12
- Langloch
- 13
- Kraftspeicher
- 14
- Exzenter
- 15
- Bohrung
- 16
- Exzenterbuchse
- 17
- Gewindestift
- 18
- Formteil