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Dokumentenidentifikation DE69031278T2 15.01.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0504165
Titel RADIALER POSITIONSMECHANISMUS FÜR EINE WERKZEUGHALTERANORDNUNG
Anmelder Kennametal Inc., Latrobe, Pa., US
Erfinder OSHNOCK, Robert, E., Apex, NC 27502, US
Vertreter Prinz und Kollegen, 81241 München
DE-Aktenzeichen 69031278
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 18.10.1990
EP-Aktenzeichen 909170649
WO-Anmeldetag 18.10.1990
PCT-Aktenzeichen US9005977
WO-Veröffentlichungsnummer 9108075
WO-Veröffentlichungsdatum 13.06.1991
EP-Offenlegungsdatum 23.09.1992
EP date of grant 13.08.1997
Veröffentlichungstag der Übersetzung europäischer Ansprüche 25.02.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.01.1998
IPC-Hauptklasse B23C 7/00
IPC-Nebenklasse B23B 29/04   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Werkzeughalter-Anordnung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 5 und insbesondere auf ein Mittel zum radialen und axialen Festlegen der Stellung des Werkzeughalters bezüglich eines Werkzeughalteglieds.

Es sind Werkzeughalter bekannt, die lange zylindrische oder kegelförmige Schäfte enthalten, die in eine axiale Bohrung eines Werkzeughalteglieds eingesetzt werden. Der Werkzeughalter wird üblicherweise mittels einer Einstellschraube befestigt, die eingeschraubt wird, um an dem Werkzeugschaft anzugreifen. Die Einstellschraube enthält manchmal ein abgeschrägtes oder facettiertes Ende, das an einer geneigten Fläche an dem Schaft des Werkzeughalters angreift, so daß dann, wenn die Schraube angezogen wird, der Werkzeughalter nach hinten gegen das Halteglied gezogen wird.

Ein Problem bei diesen Arten von Werkzeughaltern besteht darin, daß sie keine reproduzierbare und genaue radiale Positionierung zwischen dem Halteglied und dem Werkzeughalter ermöglichen. In der Vergangenheit wurden Werkzeughalter positioniert, indem entweder im Werkzeugschaft oder in der Werkzeugschaftbohrung eine Keilnut vorgesehen wurde, die mit einem Keilelement in dem anderen Teil zusammenwirkt. Ein weiteres Verfahren, welches versucht wurde, besteht darin, eine oder mehrere ebene Flächen an dem Werkzeugschaft vorzusehen, an denen die Enden der Einstellschrauben angreifen. In jedem dieser Fälle entsprach die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der radialen Positionierung zwischen den beiden Teilen nicht dem Gewünschten.

In der GB-A 924 885, die den nächstkommenden Stand der Technik darstellt, ist ein Werkzeughalteglied offenbart, das eine zylindrische Bohrung aufweist, die zur Aufnahme des Schafts eines Werkzeughalters ausgebildet ist. In dem Schaft eines Werkzeughalters ist eine konische Aussparung gebildet, die dafür ausgelegt ist, daß an ihr eine konische Nase einer Positionierschraube angreift. Die gebildete konische Aussparung ist exzentrisch bezüglich der Achse des Positionierschaubenlochs ausgebildet. Aus diesem Grund ist eine Linienberührung zwischen dem konischen Ende der Positionierschraube und der konischen Aussparung erzielt. Indem die Positionierschraube in ein Positionierschraubenloch eingeschraubt wird, um die Linienberührung zwischen der konischen Aussparung und dem konischen Ende zu erzeugen, wird eine axiale Kraft erzeugt, die den Werkzeughalter in ein Werkzeughalteglied hineinzudrücken sucht. Somit werden das Halteglied und der Werkzeughalter aneinander im wesentlichen mittels einer erzeugten Reibungskraft befestigt.

In der US-A-4 575 292 ist eine Vorrichtung offenbart, die einen automatisch zentrierten Antriebsstift für die Drehmomentübertragung enthält. Die Vorrichtung ist dafür vorgesehen, zwei Werkzeugteile eines Werkzeugsystems miteinander zu verbinden. Ein Werkzeugteil enthält einen Bohrkopf, der einen zylindrischen Zapfen mit einer zylindrischen Querbohrung und, in einem im wesentlichen rechten Winkel, eine konische Querbohrung enthält. Der Antriebsstift, der in der zylindrischen Querbohrung getragen ist, weist Enden auf, die sich über den Durchmesser des zylindrischen Zapfens hinaus erstrecken. Das zweite Werkzeugteil enthält einen Verbindungsschaft mit einer Bohrung, sich entlang der Bohrung erstreckenden, einander horizontal gegenüberliegenden Aussparungen sowie einer Gewindebohrung zur Aufnahme einer Halteschraube. Die einander horizontal gegenüberliegenden Aussparungen, die sich radial nach außen hin verengen, nehmen die Enden des Antriebsstifts auf. Wenn ein konisch gedrehtes Ende einer Halteschraube an der konischen Querbohrung angreift, wird eine Schulter des zylindrischen Befestigungszapfens gegen eine entsprechende Fläche der Verbindungswelle festgezogen. Im belasteten Zustand wird der Antriebsstift automatisch zentriert, um die sich entwickelnden Kräfte gleichmäßig von den Enden des Antriebsstiftes zu den einander horizontal gegenüberliegenden Aussparungen zu übertragen.

Die vorliegende Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen 1 und 5 definiert ist, stellt einen Mechanismus bereit, der ein genaues und reproduzierbares radiales Positionieren zwischen einem Werkzeughalter oder einem internen Mechanismus und einem Werkzeughalteglied ermöglicht. Zusätzlich erzeugt die vorliegende Erfindung eine axiale Kraft, um den Werkzeughalter oder ein anderes Werkzeugteil an dem Werkzeughalteglied festzulegen.

In einer Ausführungsform enthält die vorliegende Erfindung ein Werkzeughalteglied, das mit einer Stirnfläche endet. Eine axiale Bohrung erstreckt sich von der Stirnfläche des Halteglieds nach hinten. Die die axiale Bohrung umgebende Wand des Halteglieds ist mit einem Positionierschraubenloch versehen, welches sich senkrecht zur Achse des Werkzeughalters erstreckt. In das Positionierschraubenloch ist eine Positionierschraube eingeschraubt, die eine konische Nase aufweist.

Der Werkzeughalter enthält einen vorderen Abschnitt, der mit einer Werkzeugaufnahmetasche ausgebildet ist, und einen Schaft, der sich von dem vorderen Abschnitt nach hinten erstreckt. Der Schaft ist mit einer nach vorne gerichteten, konischen Widerlagerfläche ausgebildet, die ein Konussegment von nicht mehr als 180º bildet. Die Achse der konischen Widerlagerfläche ist senkrecht zur Achse des Werkzeughalters und mit der Achse des Positionierschraubenlochs in dem Halteglied ausgerichtet. Die konische Widerlagerfläche wirkt mit dem konischen Nasenabschnitt der Positionierschraube zusammen, um den Werkzeughalter sicher an dem Halteglied festzulegen, wenn die Positionierschraube angezogen ist. Da ferner die Größe und der Winkel des konischen Nasenabschnitts der konischen Widerlagerfläche im Schaft entsprechen, wirken auch diese Elemente zusammen, um den Werkzeughalter radial bezüglich des Halteglieds festzulegen.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Positionierschraubenloch einen gewindelosen Bereich. Die Positionierschraube enthält ein Führungsteil, das eng in den gewindelosen Bereich des Positionierschraubenlochs hineinpaßt. Das Loch und das Führungsteil wirken miteinander zusammen, um Spiel, das durch Fehlausrichtung der Gewindesteigung hervorgerufen wird, zu beseitigen, so daß reproduzierbares und genaues radiales Positionieren des Werkzeughalters zum Halteglied gewährleistet ist.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung verwendet die radiale Positioniervorrichtung in Verbindung mit einem internen Klemmechanismus. Der interne Mechanismus enthält ein allgemein zylindrisches Ansatzteil. Das Ansatzteil ist ebenfalls mit einer nach vorne gerichteten, konischen Widerlagerfläche versehen. An der konischen Widerlagerfläche des Ansatzteils greift wie bei der ersten Ausführungsform eine Positionierschraube an, um das Ansatzteil radial bezüglich des Halteglieds zu positionieren.

Es ergeben sich leicht weitere Ausführungsformen der Erfindung. Die Erfindung kann beispielsweise dafür verwendet werden, einen Schaftfräser in einem Schaftfräserhalter zu befestigen. Auch diese zusätzlichen Ausführungsformen werden von den Patentansprüchen umfaßt.

Dementsprechend besteht eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Mechanismus zum Befestigen eines Werkzeughalters oder anderen Werkzeugteils an einem Halteglied zu schaffen, der ein reproduzierbares und genaues radiales Positionieren zwischen diesen beiden Teilen ermöglicht.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Mechanismus zum Befestigen eines Werkzeughalters oder anderen Werkzeugteils an einem Halteglied zu schaffen, der ein formschlüssiges axiales Positionieren zwischen diesen beiden Teilen ermöglicht.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Werkzeughalter-Anordnung zu schaffen, die ein schnelles Auswechseln eines Werkzeughalters gegen einen anderen ermöglicht.

Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich durch ein Studium der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen, die lediglich zur Illustrierung der Erfindung dienen.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht der Werkzeughalter- Anordnung der vorliegenden Erfindung, wobei ein Teil herausgebrochen ist, um die Positionierschraube zu zeigen.

Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Werkzeughalters, der in Verbindung mit der ersten Ausführungsform verwendet wird.

Figur 3 zeigt eine Vorderansicht des hinteren Endes des Werkzeughalters der ersten Ausführungsform.

Figur 4 zeigt eine Schnittansicht der ersten Ausführungsform.

Figur 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei ein Teil des Halteglieds herausgebrochen ist, um die Erfindung zu zeigen.

Figur 6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Werkzeughalters und des Ansatzteils, das in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform verwendet wird.

Figur 7 zeigt eine geschnittene Teilansicht der Werkzeughalter- Anordnung der zweiten Ausführungsform.

In den Figuren ist die Werkzeughalter-Anordnung 10 der vorliegenden Erfindung gezeigt. In ihrer einfachsten Form enthält die Werkzeughalter-Anordnung 10 einen Werkzeughalter 12 und ein Halteglied 14. In der gezeigten Ausführungsform enthält der Werkzeughalter 12 eine Bohrstange, obwohl die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise dafür verwendet werden, einen Teil eines internen Klemmechanismus zu befestigen, wie in den Figuren 5 bis 7 gezeigt, oder um einen Schaftfräser an seinem Halter zu befestigen.

Unter Bezugnahme auf die in den Figuren 1 bis 4 gezeigte Ausführungsform ist zu sehen, daß der Werkzeughalter 12 einen vorderen Abschnitt 16 und einen sich nach hinten erstreckenden Schaft 18 aufweist. Der vordere Abschnitt 16 ist mit einer Tasche 20 versehen, die zur Aufnahme eines Schneidwerkzeugs ausgelegt ist. Die Tasche 20 ist von herkömmlicher Gestaltung und dafür vorgesehen, einen wendbaren Schneideinsatz 22, ein Beilagstück 24 und einen Verriegelungsstift 26 aufzunehmen.

Der Schaft 18 erstreckt sich von dem vorderen Abschnitt 16 nach hinten. An der Verbindung zwischen dem vorderen Abschnitt 16 und dem Schaft 18 ist eine nach hinten gerichtete Schulter 28 gebildet. Die nach hinten gerichtete Schulter ist vorzugsweise eben und im Winkel von 90º bezüglich der sich in Längsrichtung erstreckenden Mittellinie des Schaftes 18 ausgerichtet.

Angrenzend an einen hinteren Endabschnitt 32 ist eine ringförmige Aussparung 30 im Schaft 16 gebildet. Die ringförmige Aussparung 30 erstreckt sich in Umfangsrichtung um den Schaft 18 herum. Es ist zu sehen, daß die ringförmige Aussparung 30 durch eine ausgesparte Tasche ersetzt werden könnte, ohne daß dadurch der Grundgedanke oder wesentliche Merkmale der Erfindung verlassen würden.

In dem Schaft 18 ist ein Loch 36 gebohrt, das innerhalb der ringförmigen Aussparung 30 und teilweise auf dem hinteren Endabschnitt 32 liegt, wie am besten in Figur 3 zu sehen ist. Die Achse des Lochs 36 ist senkrecht zur sich in Längsrichtung erstreckenden Mittellinie des Werkzeughalters 12. Vorzugsweise liegt geringfügig mehr als die Hälfte des Lochs 36 in der ringförmigen Aussparung, wie am besten in Figur 4 zu sehen ist.

Anders ausgedrückt liegt die Mittellinie des Lochs 36 innerhalb der ringförmigen Aussparung 30 in unmittelbarer Nähe von deren hinterer Wand.

Der Abschnitt des Lochs 36, der auf dem hinteren Endabschnitt des Schaftes 18 liegt, ist angesenkt, so daß eine nach vorne gerichtete, konische Widerlagerfläche 38 gebildet ist. Die konische Widerlagerfläche 38 bildet einen Winkel von etwa 60º bezüglich der Mittellinie des Lochs 36. Da die Mittellinie des Lochs 36 innerhalb der ringförmigen Aussparung 30 liegt, bildet die Widerlagerfläche 38 auch ein Konussegment von geringfügig weniger als 180º. Die Mittellinie des Lochs 36 verläuft durch den Mittelpunkt der konischen Widerlagerfläche 38.

Das Halteglied 14 enthält einen vorderen Abschnitt 50 und einen kegeligen hinteren Abschnitt 52. Der hintere Abschnitt 52 ist so ausgelegt, daß er in eine konische Aufnahme einer (nicht dargestellten) Maschinenspindel eingesetzt werden kann. Der vordere Abschnitt 50 enthält eine Stirnfläche 54. Die Werkzeugschaftbohrung 56 erstreckt sich axial von der Stirnfläche 54 zum hinteren Abschnitt 52. Die Werkzeugschaftbohrung 56 weist die gleichen Abmessungen auf wie der Werkzeugschaft 18 des Werkzeughalters 12, so daß ein enger Sitz zwischen diesen beiden Teilen gebildet ist.

In der die Bohrung 56 umgebenden Wandstruktur 58 ist ein Positionierschraubenloch 60 gebildet. Wie in Figur 4 zu sehen ist, enthält das Positionierschraubenloch 60 einen gewindelosen Bereich 66 und einen Gewindebereich 68. Es wird auf Figur 4 verwiesen. Der Gewindebereich 68 weist einen größeren Durchmesser auf als der gewindelose Bereich 66, so daß zwischen dem größeren und dem kleineren Durchmesser ein Absatz 70 gebildet ist.

Es sind Mittel vorgesehen, um den Werkzeughalter 12 axial bezüglich des Halteglieds 14 zu positionieren. Das Mittel zum axialen Positionieren bei dieser Ausführungsform enthält die nach hinten gerichtete Schulter 28 des Werkzeughalters, die an der Stirnfläche 54 des Halteglieds 14 anliegt. Wenn der Werkzeughalter 12 axial positioniert ist, sollten die Mittellinien der konischen Widerlagerfläche 38 und des Positionierschraubenlochs 60 vorzugsweise in derselben axialen Ebene liegen.

In das Positionierschraubenloch 60 wird eine Positionierschraube 72 eingeschraubt, um den Werkzeughalter 12 innerhalb des Halteglieds 14 zu befestigen. Die Positionierschraube 72 enthält einen Gewindebereich 74, der dafür vorgesehen ist, in den Gewindebereich 68 des Positionierschraubenlochs 60 einzugreifen, und einen gewindelosen Führungsabschnitt 76. Der Führungsabschnitt 76 ist so bemessen, daß er eng in den gewindebsen Bereich 66 des Positionierschraubenlochs 60 hineinpaßt. Somit wirkt der Führungsabschnitt 76 der Positionierschraube 72 als Führung während der Montage, und er beseitigt das Spiel zwischen dem Positionierschraubenloch 60 und der Positionierschraube 72, das von einer Fehlausrichtung der Gewindesteigung hervorgerufen wird.

Der Führungsabschnitt 76 der Positionierschraube 72 endet in einer konischen Nase 78. Der Winkel der konischen Nase 78 entspricht dem Winkel der konischen Widerlagerfläche 38 des Werkzeughalters 12. Außerdem ist der Radius der konischen Nase an ihrer breitesten und an ihrer schmalsten Stelle der gleiche wie der Radius der konischen Widerlagerfläche 38. Da das konische Nasenteil 78 so bemessen und dimensioniert ist, greift es vollständig an der Widerlagerfläche 38 des Werkzeughalters 12 an. Wenn die Schraube 72 gegen den Werkzeughalter 12 angezogen wird, wird sich somit der Werkzeughalter 12 drehen, bis die Mittellinie der konischen Widerlagerfläche 38 sich mit der Mittellinie der Positionierschraube 72 ausrichtet. Somit macht das Zusammenwirken der Einstelischraube 72 mit der konischen Widerlagerfläche 38 im Werkzeughalter 12 den Werkzeughalter 12 selbstzentrierend, und es wird ein reproduzierbares und genaues radiales Positionieren zwischen dem Werkzeughalter 12 und dem Halteglied 14 gewährleistet. Zusätzlich wirkt die Positionierschraube 72 mit der Widerlagerfläche 38 zusammen, um die nach hinten gerichtete Schulter 28 des Werkzeughalters gegen die Stirnfläche 54 des Halteglied 14 festzulegen.

Die einzige Positionierschraube 72 gewährleistet ein genaues radiales Positionieren. Jedoch können eine herkömmliche Einstellschraube 64 oder mehrere herkömmliche Einstellschrauben vorgesehen sein, die sich durch Einstellschraubenlöcher 72 in dem Halteglied 14 erstrecken. Die Einstellschrauben 64 liefern keine radiale Positionierung, sondern eine sicherere axiale Positionierung.

In den Figuren 5 bis 7 ist eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, die allgemein mit dem Bezugszeichen 100 versehen ist. Die zweite Ausführungsform der Erfindung verwendet die radiale Positionierungsvorrichtung, um einen Teil eines internen Klemmechanismus 106 innerhalb der axialen Bohrung eines Halteglieds 104 zu befestigen. Die radiale Positionierungsvorrichtung gewährleistet ein genaues radiales Positionieren zwischen dem Klemmechanismus 106 und dem Halteglied 104.

Die zweite Ausführungsform enthält einen Werkzeughalter 102, ein Halteglied 104 und einen internen Klemmechanismus 106. Der Werkzeughalter 102 enthält einen vorderen Abschnitt 108 und einen kegeligen Schaftabschnitt 110. Wie bei der ersten Ausführungsform ist der vordere Abschnitt 108 mit einer Tasche 112 ausgebildet, die zur Aufnahme eines Schneidwerkzeugs vorgesehen ist.

Der keglige Schaft 110 erstreckt sich von dem vorderen Abschnitt 108 nach hinten. Am Übergang zwischen dem Schaft und dem vorderen Abschnitt 108 ist eine nach hinten gerichtete Schulter 114 gebildet. Die Schulter 114 ist dafür vorgesehen, an der Stirnfläche 120 des Halteglieds 104 anzugreifen. Die Schulter 114 ist vorzugsweise eben und in einem Winkel von 90º zur sich in Längsrichtung erstreckenden Mittellinie des Schafts 110 ausgerichtet.

Der rohrförmige Schaft 110 hat eine kegelstumpfartige Form. In der Wand des rohrförmigen Schaftes 110 ist ein Paar von einander diametral gegenüberliegenden Öffnungen 116 gebildet, die sich von dessen Innenfläche zur Außenfläche erstrecken. Ausgehend vom hinteren Ende des rohrförmigen Schaftes erstrecken sich zwei einander diametral gegenüberliegende Schlitze 118, die als Keilnuten dienen. Die Schlitze nehmen Keile 127 auf, die auf einem Ansatzteil 124 gebildet sind, um den Werkzeughalter drehfest bezüglich des Ansatzteils 124 zu halten. Diese Art von Werkzeughalter ist ausführlich in der US-A-4 723 877 offenbart.

Das Halteglied 104 weist eine Stirnseite 120 auf. Die keglige Bohrung 122, die dafür vorgesehen ist, den kegligen Schaft 110 des Werkzeughalters 102 aufzunehmen, erstreckt sich axial ausgehend von der Stirnseite 120. Der Klemmechanismus 106 ist innerhalb der Bohrung 122 aufgenommen und liegt an deren Boden an.

Der Klemmechanismus 106 enthält ein hohles Anschlußteil 124, das einander diametral gegenüberliegende Öffnungen 126 aufweist. Zwischen den Öffnungen 126 befinden sich erhobene Abschnitte 127, die als Keile dienen. Die erhobenen Abschnitte 127 werden in die Schlitze 118 des rohrförmigen Schaftes eingesetzt, um eine Relativdrehung zwischen dem Ansatzteil 124 und dem Werkzeughalter 102 zu verhindern.

Innerhalb des Ansatzteils 124 sind zwei Kugeln 128 enthalten (siehe Figur 7). Die Kugeln 128 werden von einer Verriegelungsstange 130 nach außen durch die Öffnungen 126 hindurch beaufschlagt. Die Verriegelungsstange 130 ist mit Kugelbeaufschlagungsrampen 132 ausgebildet, welche die Kugeln 128 nach außen treiben, wenn die Verriegelungsstange 130 nach hinten gezogen wird. Wenn die Verriegelungskugeln 128 mittels der Rampen 132 nach außen getrieben werden, werden sie in Anlage an die Wände der Öffnungen 116 im Werkzeughalterschaft 110 beaufschlagt, wie am besten in Figur 7 zu sehen ist. Auf diese Weise wird eine nach hinten gerichtete Kraft gegen den Werkzeughalter 10 gerichtet, so daß die nach hinten gerichtete Schulter 114 gegen die Stirnseite 120 des Halteglieds 104 gezogen wird.

Die radiale Positionierung des Werkzeughalters 102 hängt bei der zweiten Ausführungsform von der radialen Positionierung zwischen dem Ansatzteil 124 und dem Halteglied 104 ab. Die zweite Ausführungsform nimmt die radiale Positionierungsvorrichtung in das Ansatzteil 124 auf.

Eine ringförmige Aussparung 140 erstreckt sich in Umfangsrichtung um das hintere Ende 142 des Ansatzteils 124 herum. Wie bei der ersten Ausführungsform ist in dem Ansatzteil 124 ein Loch 144 ausgebildet, dessen Mittellinie senkrecht zu der sich in Längsrichtung erstreckenden Mittellinie des Ansatzteils 124 ist. Das Loch 144 liegt teilweise innerhalb der ringförmigen Aussparung 140 und teilweise auf dem hinteren Endabschnitt 142. Der auf dem hinteren Ende liegende Abschnitt ist angesenkt, um eine konische Widerlagerfläche 146 zu bilden.

Wie bei der ersten Ausführungsform enthält das Halteglied 104 ein Positionierschraubenloch 150, das sich durch die die Bohrung 122 umgebende Wand hindurch erstreckt. Bei dieser Ausführungsform wird eine genaue axiale Positionierung mittels des Anliegens des hinteren Endabschnittes 142 des Ansatzteils an dem Boden der axialen Bohrung 122 gewährleistet. Somit liegen die Mittellinie sowohl des Positionierschraubenlochs 150 als auch der konischen Widerlagerf läche 146 in derselben axialen Ebene.

Das Positionierschraubenloch 150 enthält wie bei der ersten Ausführungsform einen gewindelosen Bereich 152 und einen Gewindebereich 154. In gleicher Weise enthält die Positionierschraube 160 einen gewindelosen Bereich 164 und einen Gewindebereich 162. Der gewindelose Bereich 164 endet in einer konischen Nase 166. Der Winkel der konischen Nase entspricht dem Winkel der konischen Widerlagerfläche 146. Außerdem ist der Radius der konischen Nase 166 an ihrer breitesten Stelle und an ihrer schmalsten Stelle gleich dem Radius der konischen Widerlagerfläche 146 an ihrer weitesten Stelle und ihrer schmalsten Stelle. Somit ist zwischen der konischen Nase 166 und der konischen Widerlagerfläche 146 ein vollständig kreisförmiger, flächiger Kontakt für weniger als 180º gewährleistet.

Die Positionierschraube 160 wird in das Positionierschraubenloch 150 im Halteglied 104 eingeschraubt. Wenn die Positionierschraube 160 in einer ersten Richtung gedreht wird, wird die konische Nase 166 in Eingriff mit der konischen Fläche 146 an dem Ansatzteil 124 bewegt. Da der Winkel und Radius der konischen Fläche 146 gleich dem Winkel des Radius der konischen Nase 166 ist, wird ein vollständiger kreisförmiger, flächiger Kontakt zwischen diesen Teilen für weniger als 180º erhalten. Als Resultat wird das Anziehen der Positionierschraube 166 gegen die konische Fläche 146 des Werkzeughalters 102 bewirken, das das Ansatzteil 124 automatisch in eine vorbestimmte radiale Stellung gedreht wird. Gleichzeitig wirkt die konische Nase 166 mit der konischen Fläche 146 zusammen, um das Ansatzteil 124 gegen den Boden der Bohrung 122 zu drücken. Wenn das Ansatzteil 124 innerhalb der Bohrung 122 befestigt ist, kann der Werkzeughalter 102 in die Bohrung 122 eingesetzt und durch Ziehen der Verriegelungsstange 130 nach hinten befestigt werden.

Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung einen Mechanismus zum Befestigen eines Werkzeughalters oder eines anderen Werkzeugteils an einem Halteglied schafft, der ein genaues und reproduzierbares radiales Positionieren zwischen den beiden Teilen ermöglicht. Die vorliegende Erfindung schafft außerdem ein positives axiales Positionieren.

Die vorliegende Erfindung kann selbstverständlich auf andere spezielle Weise ausgeführt werden als hier ausgeführt ist, ohne daß der Gedanke und die wesentlichen Merkmale der Erfindung, wie sie beansprucht wird, verlassen werden. Die vorliegenden Ausführungsformen werden daher in jeder Hinsicht als erläuternd und nicht einschränkend betrachtet, und alle Änderungen, die in den Sinngehalt der beigefügten Patentansprüche fallen, werden als von diesen umfaßt angesehen.


Anspruch[de]

1. Werkzeughalter-Anordnung (10; 100), enthaltend:

a) ein Halteglied (14; 104), welches eine Stirnfläche (54; 120), eine zur Aufnahme eines Werkzeughalters (12; 102) ausgelegte, sich ausgehend von der Stirnfläche (54; 120) erstreckende Bohrung (56; 122) und eine die Bohrung (56; 122) umgebende Wandstruktur (58) enthält;

b) einen Werkzeughalter (12; 102), der einen vorderen Teil (16; 108), der sich von dem Halteglied (14; 104) nach außen erstreckt, und einen in die Bohrung (56; 122) des Halteglieds (14; 104) einschiebbaren, allgemein zylindrischen Schaftteil (18; 110, 124) enthält;

c) Einrichtungen, um den Werkzeughalter (12; 102) winkelmäßig bezüglich des Halteglieds (14; 104) zu positionieren, wobei der Winkel-Positioniermechanismus beinhaltet:

1) ein Positionierschraubenloch (60; 150), welches sich senkrecht zur Mittellinie der Bohrung (56; 122) durch die die Bohrung (56; 122) umgebende Wandstruktur (58) erstreckt;

2) eine in dem allgemein zylindrischen Schaftteil (18; 110, 124) des Werkzeughalters (12; 102) gebildete konische Widerlagerfläche (38; 146); und

3) eine Positionierschraube (72; 160), die in das Positionierschraubenloch (60; 150) in dem Halteglied (14; 104) eingeschraubt ist, wobei die Positionierschraube (72; 160) eine konische Nase (78; 166) enthält;

dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinie der konischen Widerlagerfläche (38; 146) koaxial mit der Mittellinie des Positionierschraubenlochs (60; 150) ist, wobei die konische Widerlagerfläche (38; 146) ein Konussegment von nicht mehr als 180 Grad bildet, daß die konische Nase (78, 166) der Positionierschraube (72; 160) bezüglich der konischen Widerlagerfläche (38; 146) koaxial angeordnet ist und eine der konischen Widerlagerfläche (38; 146) entsprechende Gestaltung aufweist, so daß, wenn die Positionierschraube (72; 160) in einer ersten Richtung gedreht wird, ein Flächenkontakt mit der konischen Widerlagerfläche (38; 146) entsteht, wobei die konische Nase (78; 166) und die konische Widerlagerfläche (38; 146) miteinander zusammenwirken, um den Werkzeughalter (12; 102) bezüglich des Halteglieds (14; 104) winkelmäßig zu positionieren.

2. Werkzeughalter-Anordnung (10; 100) nach Anspruch 1, bei der das Positionierschraubenloch (60; 150) einen gewindelosen Bereich (66; 154) enthält und die Positionierschraube (72; 160) ein in den gewindelosen Bereich (66; 154) des Positionierschraubenlochs (60; 150) einführbares Führungsteil (76; 164) enthält, wobei der gewindelose Bereich (66; 154) des Positionierschraubenlochs (60; 150) und das Führungsteil (76; 154) eng ineinanderpassen, um das Spiel zwischen dem Positionierschraubenloch (60; 150) und der Positionierschraube (72; 160) zu reduzieren.

3. Werkzeughalter-Anordnung (10; 100) nach Anspruch 1, bei der der Werkzeughalter (12; 102) eine in ihm gebildete Vertiefung (30; 140) aufweist und die konische Widerlagerfläche (38; 146) angrenzend an die Vertiefung (140) ausgebildet ist.

4. Werkzeughalter-Anordnung (10; 100) nach Anspruch 3, bei der sich die Vertiefung (30; 140) um den Umfang des Werkzeughalters (12; 102) herum erstreckt.

5. Werkzeughalter-Anordnung (10; 100) mit:

einem Werkzeug-Halteglied (14; 104) mit einer darin ausgebildeten zylindrischen Bohrung (56; 122);

einem Werkzeughalter (12; 102) mit einem zylindrischen Schaftteil (18; 110, 124), der in die zylindrische Bohrung (56; 122) des Werkzeug-Halteglieds (14; 104) einsetzbar und bezüglich des Werkzeug-Halteglieds (14; 104) durch einen axialen Positioniermechanismus axial positionierbar ist, wobei der axiale Positioniermechanismus eine Positionierschraube (72; 160) enthält, die in ein Positionierschraubenloch (60; 150) des Werkzeug-Halteglieds (14; 104) eingeschraubt ist und eine konische Nase (78; 166) zum Angreifen an einer konischen Widerlagerfläche (38; 146) auf dem zylindrischen Schaftteil (18; 110, 124) enthält;

wobei die Werkzeughalter-Anordnung (10; 100) zusätzlich Mittel zum winkelmäßigen Positionieren des Werkzeughalters (12; 102) bezüglich des Halteglieds (14; 104) enthält;

wobei der axiale Positioniermechanismus und der Winkel- Positioniermechanismus das in dem Werkzeug-Halteglied (14; 104) gebildete Positionierschraubenloch (60; 150) sowie die Postionierschraube (72; 160) enthalten, die in das Positionierschraubenloch (60; 150) des Werkzeug-Halteglieds (14; 104) eingeschraubt ist;

dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Positioniermechanismus und der Winkel-Positioniermechanismus zusätzlich enthalten:

eine Vertiefung (30; 104), die in dem zylindrischen Schaftteil (18; 110, 124) des Werkzeughalters (12; 102) gebildet ist, wobei die Vertiefung (30; 140) die konische Widerlagerfläche (38; 146) enthält, welche ein Konussegment von nicht mehr als 180 Grad bildet;

wobei das Positionierschraubenloch (60; 150) koaxial mit der konischen Widerlagerfläche (38; 146) auf dem allgemein zylindrischen Schaftteil (18; 110, 124) des Werkzeughalters (12; 102) ist;

wobei die konische Nase (78; 166) der Positionierschraube (72; 160) koaxial bezüglich der konischen Widerlagerfläche (38; 146) angeordnet ist und eine der konischen Widerlagerfläche (38; 146) entsprechende Gestaltung hat, so daß eine Flächenberührung mit der konischen Widerlagerfläche (38; 146) des Werkzeughalters (12; 102) entsteht, wobei dann, wenn die Positionierschraube (72; 160) gegen den allgemein zylindrischen Schaftteil (18; 110, 124) des Werkzeughalters (12; 102) angezogen wird, der Werkzeughalter (12; 102) radial bezüglich des Werkzeug-Halteglieds (14; 104) positioniert wird und auf den Werkzeughalter (12; 102) eine axiale Kraft aufgebracht wird, um den Werkzeughalter (12; 102) am Werkzeug-Halteglied (14; 104) festzulegen.

6. Werkzeughalter-Anordnung (10; 100) nach Anspruch 5, bei der das Positionierschraubenloch (60; 150) einen gewindelosen Bereich (66; 154) enthält und die Positionierschraube (72; 160) einen in den gewindelosen Bereich (66; 154) des Positionierschraubenlochs (60; 150) einsetzbaren gewindelosen Führungsabschnitt (76; 164) enthält, wobei der gewindelose Bereich (66; 154) des Positionierschraubenlochs (60; 150) und der Führungsabschnitt (76; 154) eng ineinanderpassen, um das Spiel zwischen dem Positionierschraubenloch (60; 150) und der Positionierschraube (72; 160) zu reduzieren.

7. Werkzeughalter-Anordnung (10; 100) nach Anspruch 5, bei der der Werkzeughalter (12; 102) einen an seinen allgemein zylindrischen Schaftteil (18; 100, 124) angrenzenden Flansch aufweist und dieser Flansch einen Absatz (28; 114) enthält, der sich senkrecht zur Achse des allgemein zylindrischen Schaftteils (18; 110, 124) erstreckt, und bei der das Werkzeug-Halteglied (14; 104) eine die zylindrische Bohrung (56; 122) umschließende, zum Eingriff mit dem Absatz (28; 114) des Werkzeughalters (12; 102) vorgesehene Widerlagerfläche enthält.

8. Werkzeughalter-Anordnung (10; 100) nach Anspruch 5, bei der die Bohrung (56; 122) einen Boden enthält und der axiale positioniermechanismus einen an dem Werkzeugelement gebildeten hinteren Endabschnitt aufweist, der zum Eingriff mit dem Boden der Bohrung (56; 122) ausgelegt ist.

9. Werkzeughalter-Anordnung (10; 100) nach Anspruch 5, bei der sich die Vertiefung (30; 140) um den Umfang des Werkzeugelements herum erstreckt.







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