DE10345690B4

DE10345690B4 - Vorrichtung zum Festklemmen eines Einsatzes in einem Werkzeuhgalter

Info

Publication number: DE10345690B4
Application number: DE10345690A
Authority: DE
Inventors: Robert A. Erickson
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2002-10-28
Filing date: 2003-10-01
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2023-10-02
Also published as: US20040081521A1; JP4173425B2; JP2004148496A; DE10345690A1; US6773210B2

Abstract

Vorrichtung zum Festklemmen eines Einsatzes (16) in einem Werkzeughalter (10), mit:
einem Klemmstift (20), der einen Hebelabschnitt (20d) mit einer ersten gekrümmten Fläche (20e) an einem Ende und einer zweiten gekrümmten Fläche (20f) am anderen Ende umfaßt, wobei ein Abschnitt des Klemmstifts (20) in einer Ausnehmung (22) des Werkzeughalters positioniert ist, wobei die Ausnehmung (22) eine abgewinkelte Wand (22c) zum Angreifen an der ersten gekrümmten Fläche (20e) des Hebelabschnitts (20d) umfaßt; und
einem Keilabschnitt (30), der in der Ausnehmung (22) angeordnet ist und funktionsmäßig mit einer Halteschraube (32) verbunden ist, so daß durch die Drehung der Halteschraube (32) der Keilabschnitt (30) in eine erste Richtung bewegt wird, wobei der Keilabschnitt (30) ein oder mehrere abgewinkelte Wände (30a, 30b) zum Angreifen an der zweiten gekrümmten Fläche (20f) des Hebelabschnitts (20d) umfaßt,
wobei durch die Bewegung des Keilabschnitts (30) in die erste Richtung die abgewinkelte Wand (22c) der Ausnehmung...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Festklemmen eines Einsatzes in einem Werkzeughalter. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Werkzeughalter, der eine mit einem Keilabschnitt verbundene Halteschraube umfaßt, die bewirkt, daß sich ein Klemmstift dreht und den Einsatz in einer Tasche des Werkzeughalters festklemmt.

In der Vergangenheit wurde ein Einsatz in einer Tasche eines Werkzeughalters mit Hilfe eines Sicherungsstiftes in Kombination mit einer oberen Klemme festgeklemmt. In jüngerer Zeit wurden obere Klemmen, die mit einem Abschnitt an dem Loch in dem Einsatz angreifen, dazu verwendet, den Einsatz in der Tasche zu befestigen. Diese Kombinationen aus oberer Klemme und Stift bieten zwar den Vorteil, daß nur ein einziges Werkzeug wie zum Beispiel ein Steckschlüssel zum Festklemmen des Einsatzes benötigt wird, doch haben sie den Nachteil, daß sie einen Aufbau haben, der den Spanabfluß behindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Festklemmen eines Einsatzes in einem Werkzeughalter bereitzustellen, um einen Einsatz sicher in einer Tasche eines Werkzeughalters festzuhalten, während gleichzeitig die Behinderung des Spanabflusses minimiert wird.

Aus der DE 25 44 877 A1 ist ein Werkzeughalter bekannt, der einen Klemmstift, einen Druckstift und eine Klemmschraube aufweist. Der Klemmstift ist schwenkbar im Werkzeughalter aufgenommen und weist eine kegelige Abstützfläche auf. An der Abstützfläche greift der Druckstift an, der schräg zur Längsachse des Klemmstifts angeordnet ist. Am Druckstift greift wiederum die Klemmschraube an, die parallel zum Klemmstift angeordnet ist. Wenn die Klemmschraube angezogen wird, wird der Druckstift so gegen den Klemmstift gedrückt, daß diese nach unten in den Werkzeughalter hineingedrückt und gleichzeitig geschwenkt wird. Der obere Abschnitt des Klemmstiftes drückt dabei einen Schneideinsatz in eine Aufnahme.

Im Gegensatz hierzu ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen. Kurz gesagt umfaßt die Vorrichtung gemäß der Erfindung einen Werkzeughalter mit einer Ausnehmung zur Aufnahme eines Abschnitts eines Klemmstifts, der einen Hebelabschnitt mit einer gekrümmten Fläche an jedem Ende umfaßt. Die Ausnehmung umfaßt eine abgewinkelte Wand zum Angreifen an einer der gekrümmten Flächen des Hebelabschnitts. Ein Keilabschnitt ist in der Ausnehmung angeordnet und funktionsmäßig mit einer Halteschraube verbunden, so daß die Drehung der Halteschraube bewirkt, daß sich der Keilabschnitt in eine erste Richtung bewegt. Der Keilabschnitt umfaßt eine oder mehrere abgewinkelte Wände zum Angreifen an einer der gekrümmten Flächen des Hebelabschnitts. Die Bewegung des Keilabschnitts in die erste Richtung bewirkt, daß die abgewinkelte Wand der Ausnehmung als Nockenfläche wirkt, damit sich der Klemmstift um einen längs einer Mittelachse des Klemmstifts gelegenen Drehpunkt P dreht.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vorspanneinrichtung zum Vorspannen des Klemmstiftes vorgesehen, wobei die Vorspanneinrichtung bewirkt, daß eine der gekrümmten Flächen des Hebelabschnitts an der abgewinkelten Wand der Ausnehmung angreift und dazu führt, daß sich der Klemmstift sowohl in eine zweite Richtung als auch in die erste Richtung bewegt, wobei die zweite Richtung von der ersten Richtung verschieden ist, so daß sich der Klemmstift um den Drehpunkt P dreht.

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung sowie die daraus gewonnenen Vorteile werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung anhand der Zeichnungen deutlich; in den Zeichnungen zeigen:
1 eine Draufsicht eines Werkzeughalters mit Klemmstift gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine entlang der Linie 2-2 von 1 gezeigte Querschnittsansicht des Werkzeughalters mit Klemmstift in einer Klemmposition;
3 eine entlang der Linie 2-2 von 1 gezeigte Querschnittsansicht des Werkzeughalters mit Klemmstift in einer Löseposition; und
4 eine Unteransicht eines Werkzeughalters mit Klemmstift gemäß 1.
Anhand der Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente darstellen, zeigen 1 und 2 einen allgemein bei 10 dargestellten Werkzeughalter mit Klemmstift gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Der Werkzeughalter 10 umfaßt einen Schaftabschnitt 12 und einen Kopfabschnitt 13. Der Kopfabschnitt 13 kann in bezug auf den Schaftabschnitt 12 abgewinkelt sein. In dem Kopfabschnitt 13 ist eine Sitzfläche 14 zum Tragen eines Einsatzes 16 mit einer Bohrung 16a ausgebildet. Der Einsatz 16 wird außerdem von Seitenflächen 13a, 13b getragen. Der Einsatz 16 wird also durch einen durch die Seitenflächen 13a, 13b und die Sitzfläche 14 gebildeten Zweipunktkontakt gehalten, wenn der Einsatz 16 zurück und nach unten gezogen wird, während er sich in der festgeklemmten Position befindet. Der Werkzeughalter 10 kann auch mit einer Beilagscheibe 18 versehen sein, die zwischen dem Einsatz 16 und der Sitzstruktur 14 angeordnet ist. Die Beilagscheibe kann eine Beilagscheibenöffnung mit einer Schulterbohrung 18a und einer Durchgangsbohrung 18b umfassen. Bei der dargestellten Ausführungsform hat die Durchgangsbohrung 18b einen etwas kleineren Durchmesser als die Schulterbohrung 18a. Der Durchmesser der Durchgangsbohrung 18b kann jedoch gleich oder größer sein als der Durchmesser der Schulterbohrung 18a.
Der Werkzeughalter 10 umfaßt einen allgemein bei 20 angedeuteten Klemmstift, der sich in einer in dem Kopfabschnitt 13 des Werkzeughalters 10 ausgebildeten Ausnehmung 22 befindet. Ein oberer Abschnitt der Ausnehmung 22 begrenzt eine Öffnung 22a, die sich von der Sitzfläche 14 von im allgemeinen einheitlichem Durchmesser nach unten erstreckt. Die Ausnehmung 22 umfaßt ferner einen Kanal 22b, der sich von dem oberen Abschnitt seitwärts zu einer in dem Kopfabschnitt 13 ausgebildeten Gewindebohrung 26 erstreckt. Ein Ende des Kanals 22b umfaßt eine abgewinkelte Wand 22c, die sich in bezug zur Mittelachse 24 nach außen zu einem unteren Abschnitt 22d der Ausnehmung 22 erstreckt. Die abgewinkelte Wand 22c wirkt als Nockenfläche für den Klemmstift 20, wie nachfolgend beschrieben.
Wie aus 2 hervorgeht, ist der Klemmmstift 20 ein im allgemeinen L-förmiges Element, das sich durch die Bohrung 16a des Einsatzes 16, durch die Schulterbohrung 18a und die Durchgangsbohrung 18b der Beilagscheibe 18, durch die Öffnung 22a und in den unteren Abschnitt 22d der Ausnehmung 22 erstreckt. Der Klemmstift 20 umfaßt einen Vorsprung oder Klemmabschnitt 20a, der sich seitlich über die Oberseite des Einsatzes 16 erstreckt. Der Klemmstift 20 umfaßt ferner einen Schaftabschnitt 20b mit zwei Vorsprüngen 20g, 20h zum Angreifen an der Bohrung 16a des Einsatzes 16. Der Schaftabschnitt 20b hat einen Außendurchmesser, der etwas kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung 16a des Einsatzes 16. Der Klemmstift 20 umfaßt außerdem eine halbkugelige Drehfläche 20c, die an den durch die Öffnung 22a der Ausnehmung 22 gebildeten Wänden angreift. Der Klemmstift 20 umfaßt außerdem einen am untersten Abschnitt des Klemmstifts 20 ausgebildeten Hebelabschnitt 20d, der sich seitlich über den Kanal 22b der Ausnehmung 22 erstreckt. Der Hebelabschnitt 20d umfaßt eine gekrümmte Fläche 20e an einem Ende und eine gekrümmte Fläche 20f am entgegengesetzten Ende. Es sei angemerkt, daß die gekrümmte Fläche 20e einen anderen Krümmungsradius hat als die gekrümmte Fläche 20f.
Der Hebelabschnitt 20d wirkt als horizontaler Schenkel zum Angreifen an einem O-Ring 28 und einem Keilabschnitt 30. Die Seitenwände des Keilabschnitts 30 umfassen zwei abgewinkelte Wände 30a und 30b, zwischen denen der O-Ring 28 sicher aufgenommen werden kann. Der Zweck des O-Rings 28 und des Keilabschnitts 30 wird nachfolgend beschrieben. Eine Halteschraube 32 ist in der Gewindebohrung 26 in dem Kopfabschnitt 13 oder alternativ in dem Schaftabschnitt 12 vorgesehen. Die Halteschraube 32 hat eine Basis 32a, die einen Inbusschlüssel oder ein anderes geeignetes Werkzeug zum Drehen der Halteschraube 32 aufnehmen kann. Die Halteschraube 32 ist durch ein Zwischenstück 34 funktionsmäßig mit dem Keilabschnitt 30 verbunden, oder die Halteschraube 32 kann direkt mit dem Keilabschnitt 30 verbunden sein. Bei der dargestellten Ausführungsform sind der Keilabschnitt 30, die Halteschraube 32 und das Zwischenstück 34 eingestückig ausgebildet und konzentrisch um eine Mittelachse 36 der Halteschraube 32 herum angeordnet. Die vertikale Bewegung der Halteschraube 32 entlang der Mittelachse 36 verursacht also denselben Betrag einer vertikalen Bewegung des Keilabschnitts 30 entlang der Mittelachse 36. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung nicht durch die geometrische Konfiguration des Keilabschnitts 30, der Halteschraube 32 und des Zwischenstücks 34 begrenzt ist und daß auch andere geometrische Konfigurationen im Rahmen der Erfindung liegen.
Der Einsatz 26 wird gegen die Seitenflächen 13a, 13b und die Sitzfläche 14 geklemmt, indem die Halteschraube 32 so gedreht wird, daß der Keilabschnitt 30 und der Hebelabschnitt 20d nach unten in eine festgeklemmte Position gedrückt werden, wie in 2 gezeigt. Insbesondere bewirkt die Drehung der Halteschraube 32, daß sich der Keilabschnitt 30 in vertikaler Richtung entlang der Mittelachse 36 der Halteschraube 32 nach unten bewegt. Weil die abgewinkelte Wand 30a und der O-Ring 28 an der gekrümmten Fläche 20f des Hebelabschnitts 20d angreifen, bewirkt die Abwärtsbewegung des Keilabschnitts 30, daß sich der Klemmstift 20 in vertikaler Richtung nach unten bewegt. Während sich der Klemmstift 20 in vertikaler Richtung nach unten bewegt, bewirkt gleichzeitig die durch das Zusammendrücken des O-Rings 28 erzeugte Andrück- oder Vorspannkraft, daß der Hebelabschnitt 20d an der abgewinkelten Wand 22c angreift und sich in horizontaler Richtung von der Halteschraube 32 wegbewegt. Infolge dieser vertikalen und horizontalen Bewegung des Klemmstifts 20 wirkt die abgewinkelte Wand 22c als Nockenfläche, damit sich der Klemmstift 20 um einen längs der Mittelachse 24 des Klemmstifts 20 gelegenen Drehpunkt P dreht. Dadurch, daß sich der Klemmstift 20 um den Drehpunkt P dreht, greift der Schaftabschnitt 20b des Klemmstifts 20 zunächst an der Bohrung 16a des Einsatzes 16 an, und der Klemmabschnitt 20a greift dann an der Oberseite des Einsatzes 16 an, so daß der Einsatz 16 nach unten in Richtung zur Sitzfläche 14 und nach innen in Richtung zu den Seitenflächen 13a, 13b des Kopfabschnitts 13 festgeklemmt wird. Wenn sich der Werkzeughalter 10 in der festgeklemmten Position befindet, ist die Mittelachse 24 des Klemmstifts 20 im wesentlichen parallel zur Mittelachse 36 der Halteschraube 32, und die gekrümmte Fläche 20e des Hebelabschnitts 20d greift nicht an der abgewinkelten Wand 22c der Ausnehmung 22 an, wie in 2 gezeigt.
Um den Einsatz 16 zu lockern, wird die Halteschraube 32 in die entgegengesetzte Richtung gedreht, wie in 3 gezeigt. Insbesondere bewirkt die Drehung der Halteschraube 32, daß sich der Keilabschnitt 30 in vertikaler Richtung entlang der Mittelachse 36 des Sicherungsstiftes 32 nach oben bewegt. Eine obere Wand 35 der Ausnehmung 22 wirkt als Anschlag, um eine übermäßige Aufwärtsbewegung des Keilabschnitts 30 und ein Überdrehen der Halteschraube 32 zu verhindern. Die Bewegung des Keilabschnitts 30 und des Klemmstifts 20 aufgrund der Drehung der Halteschraube 32 wird jedoch in Abwärtsrichtung nur durch den Kontakt des Klemmabschnitts 20a mit dem Einsatz 16 verhindert. Variationen in der Dicke des Einsatzes 16 können daher bei der erfindungsgemäßen Konstruktion berücksichtigt werden.
Wenn sich der Keilabschnitt 30 vertikal nach oben bewegt, greift die gekrümmte Fläche 20f des Hebelabschnitts 20d an der abgewinkelten Fläche 30b des Keilabschnitts 30 an und drückt den O-Ring 28 zusammen. Die Aufwärtsbewegung des Keilabschnitts 3O bewirkt, daß sich der Klemmstift 20 in vertikaler Richtung nach oben bewegt. Wenn sich der Klemmstift 20 in vertikaler Richtung nach oben bewegt, greift gleichzeitig die gekrümmte Fläche 20e des Hebelabschnitts 20d an der abgewinkelten Wand 22c an und wirkt als Nockenfläche, damit sich der Klemmstift 20 in einem Winkel 38 zu einer vertikalen Achse 40 des Werkzeughalters 10 um den Drehpunkt P dreht. Der Winkel 38 kann jeder geeignete Winkel sein, der die Entnahme des Einsatzes 16 aus dem Werkzeughalter 10 erlaubt. Zum Beispiel kann der Winkel 38 im Bereich von etwa 2 Grad bis etwa 10 Grad liegen und beträgt vorzugsweise etwa 5 Grad. Es versteht sich, daß der Winkel 38 jeder gewünschte Winkel sein kann, damit der Einsatz 16 aus dem Werkzeughalter 10 entnommen werden kann. Wenn die Halteschraube 32 gedreht wird, werden die Vorsprünge 20g, 20h des Schaftabschnitts 20b nicht mehr an der Bohrung 16a des Einsatzes 16 angreifen. Wenn die Halteschraube 32 weiter gedreht wird, wird der Klemmabschnitt 20a nicht mehr an der Oberseite des Einsatzes 16 angreifen, und der Einsatz 16 kann aus dem Werkzeughalter 10 entnommen werden.
Wie oben erwähnt, entsteht durch das Zusammendrücken des O-Rings 28 eine Vorspanneinrichtung, die die Vorsprünge 20g, 20h des Schaftabschnitts 20b des Klemmstifts 20 beim Festklemmen des Einsatzes 16 zunächst mit der Bohrung 16a des Einsatzes 16 in Eingrifft drückt. Es versteht sich, daß die Erfindung nicht durch die Vorspanneinrichtung zum Vorspannen des Klemmstifts 20 begrenzt ist und daß die Erfindung mit jedem wünschenswerten Mittel zum Vorspannen des Klemmstifts 20 praktiziert werden kann. Als Alternative zu dem O-Ring 28 können zum Beispiel ein oder mehr Druckfedern, die an dem Keilabschnitt 30 angreifen, in dem Hebelabschnitt 20d des Klemmstifts 20 untergebracht sein.
Gemäß 4 nun kann der Werkzeughalter 10 eine weitere Basis 30c auf dem Keilabschnitt 30 umfassen, so daß man mit dem entsprechenden Werkzeug vom Boden des Werkzeughalters 10 aus auf den Werkzeughalter 10 zugreifen kann. Weil der Keilabschnitt 30 funktionsmäßig mit der Halteschraube 32 verbunden ist, wird durch die Drehung des Keilabschnitts 30 die Halteschraube 32 in Drehung versetzt und der Keilabschnitt 30 längs der Mittelachse 36 der Halteschraube 32 bewegt. Der Zugang zu der Basis 30c vom Boden des Werkzeughalters 10 aus kann bei bestimmten Anwendungen wünschenswert sein, wo die Basis 32a auf der Halteschraube 32 schwer zugänglich ist.

Claims

Vorrichtung zum Festklemmen eines Einsatzes (16) in einem Werkzeughalter (10), mit: einem Klemmstift (20), der einen Hebelabschnitt (20d) mit einer ersten gekrümmten Fläche (20e) an einem Ende und einer zweiten gekrümmten Fläche (20f) am anderen Ende umfaßt, wobei ein Abschnitt des Klemmstifts (20) in einer Ausnehmung (22) des Werkzeughalters positioniert ist, wobei die Ausnehmung (22) eine abgewinkelte Wand (22c) zum Angreifen an der ersten gekrümmten Fläche (20e) des Hebelabschnitts (20d) umfaßt; und einem Keilabschnitt (30), der in der Ausnehmung (22) angeordnet ist und funktionsmäßig mit einer Halteschraube (32) verbunden ist, so daß durch die Drehung der Halteschraube (32) der Keilabschnitt (30) in eine erste Richtung bewegt wird, wobei der Keilabschnitt (30) ein oder mehrere abgewinkelte Wände (30a, 30b) zum Angreifen an der zweiten gekrümmten Fläche (20f) des Hebelabschnitts (20d) umfaßt, wobei durch die Bewegung des Keilabschnitts (30) in die erste Richtung die abgewinkelte Wand (22c) der Ausnehmung (22) als Nockenfläche wirkt, damit sich der Klemmstift (20) um eine längs einer Mittelachse des Klemmstifts (20) gelegenen Drehachse (P) dreht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Vorspanneinrichtung (28) zum Vorspannen des Klemmstifts (20) in die zweite Richtung umfaßt, wobei die zweite Richtung von der ersten Richtung verschieden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Vorspanneinrichtung (28) in dem Keilabschnitt (30) untergebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Klemmstift (20) ferner einen Klemmabschnitt (20a) zum Angreifen an einer Oberseite des Einsatzes (16) und einen Schaftabschnitt (20b) zum Angreifen an einer Bohrung (16a) des Einsatzes (16) umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Schaftabschnitt (20b) an der Bohrung (16a) des Einsatzes (16) angreift, bevor der Klemmabschnitt (20a) an der Oberseite des Einsatzes (16) angreift, wenn der Werkzeughalter (10) in die festgeklemmte Stellung gebracht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Klemmstift (20) in einem Winkel (38) zwischen etwa 2 Grad und etwa 10 Grad zu einer vertikalen Achse (40) des Werkzeughalters (10) um die Drehachse (P) gedreht werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mittelachse (24) des Klemmstifts (20) zu einer Mittelachse (36) der Halteschraube (32) im wesentlichen parallel ist, wenn der Werkzeughalter (10) in eine festgeklemmte Stellung gebracht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich der Keilabschnitt (30) entlang einer Mittelachse (36) der Halteschraube (32) in die erste Richtung bewegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich der Klemmstift (20) entlang der abgewinkelten Wand (22c) der Ausnehmung (22) sowohl in die erste als auch in die zweite Richtung bewegt, während er sich um eine längs einer Mittelachse (24) des Klemmstifts (20) gelegenen Drehachse (P) dreht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Krümmungsradius der ersten gekrümmten Fläche (20e) von einem Krümmungsradius der zweiten gekrümmten Fläche (20f) verschieden ist.