Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mittels eines Werkzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken egal welcher Materialien werden Werkzeuge verwendet, welche Teil eines Bearbeitungszentrums sind. Dieses Bearbeitungszentrum weist eine Spindel mit einer sogenannten Wechseladapteraufnahme auf. Diese besitzt an ihrem vorderen Ende eine konische Aufnahme. Diese konische Aufnahme dient zur lösbaren Anordnung eines sogenannten Wechseladapters. An diesem Wechseladapter ist das Bearbeitungswerkzeug angeordnet. Beispielsweise kann dieser Wechseladapter als Spannzange ausgebildet sein. Zur festen Verbindung dieses Wechseladapters mit der Wechseladapteraufnahme weist der Wechseladapter an seinem hinteren Ende einen Konus auf. Dieser wird in die konische Aufnahme der Wechseladapteraufnahme eingeführt und darin fixiert. Dabei kommen die miteinander korrespondierenden Konusflächen in Anlage.

Zur Positionierung und Fixierung des Wechseladapters in der Wechseladapteraufnahme dient eine Verriegelungseinrichtung zwischen den beiden vorgenannten Einrichtungen. Bisher ist es bekannt, diese Verriegelungseinrichtung durch radial nach außen verstellbare Haltearme zu bilden. Diese sind in der Wechseladapteraufnahme angeordnet und greifen hinter entsprechende Vorsprünge des Wechseladapters. Bei Betätigung dieser Haltearme wird zum einen eine Fixierung des Wechseladapters mit seinem Werkzeug in der Wechseladapteraufnahme erreicht, zum anderen wird für die exakte Lagepositionierung der Wechseladapter mittels seines Konus in die konische Aufnahme der Wechseladapteraufnahme hereingezogen.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die A u f g a b e zugrunde, bei einer Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mittels eines Werkzeugs die Verriegelungseinrichtung zwischen der Wechseladapteraufnahme und dem Wechseladapter zu verbessern.

Die technische L ö s u n g ist gekennzeichnet durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1.

Dadurch ist ein automatisches Spannsystem bei einer Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mittels eines Werkzeugs mit einer verbesserten Verriegelungseinrichtung geschaffen. Die Grundidee des erfindungsgemäßen automatischen Spannsystems liegt in mehreren einzelnen sowie voneinander unabhängigen Spannkörpern. Diese sind als im Wesentlichen kleine Körper mit einer rollenden oder gleitenden Fläche ausgebildet. Vorzugsweise sind drei oder mehr dieser Spannkörper vorgesehen, welche um den Umfang herum gleichmäßig verteilt sind. Das Grundprinzip dieser Spannkörper besteht darin, daß sie zum Erreichen der Spannposition aufgrund ihrer rollenden oder gleitenden Oberfläche auf entsprechenden Führungsflächen radial nach außen bewegt werden. Dadurch entsteht ein Formschluß zwischen der Wechseladapteraufnahme und dem Wechseladapter, so daß diese positionsgenau gegeneinander fixiert sind. Das Gesamtsystem bestehend aus Wechseladapteraufnahme, Wechseladapter sowie Spannkörper ist somit eindeutig reproduzierbar lagefixiert. Für die Entriegelung des Systems zur Entnahme des Wechseladapters werden die Spannkörper wieder in die entgegengesetzte, radial nach innen gerichtete Ausgangsposition übergeführt, so daß der Formschluß aufgehoben ist. Es kann dann der Wechseladapter herausgenommen und durch einen anderen Wechseladapter ersetzt werden.

Vorzugsweise sind gemäß der Weiterbildung in Anspruch 2 die Spannkörper Kugeln oder Zylinder. Diese definieren ein sehr gutes Abrollverhalten auf der entsprechenden Führungsfläche.

Eine bevorzugte Weiterbildung hinsichtlich der Formschlußverriegelung zwischen der Wechseladapteraufnahme einerseits und dem Wechseladapter andererseits mittels des Spannkörpers schlägt Anspruch 3 vor. Das technische Grundprinzip besteht darin, daß der Wechseladapter in seinem Konus eine Ausnehmung aufweist. In dieser Ausnehmung kommen die Spannkörper zu liegen, und zwar hinter einem radial nach innen gerichteten Vorsprung. Hier kann es sich beispielsweise um einen radial nach innen gerichteten Ring handeln. Die Spannelemente kommen hinter diesem Vorsprung zu liegen, nachdem sie radial nach außen bewegt worden sind. Dadurch wird ein einwandfreier Formschluß zwischen den Spannkörpern und diesem Vorsprung des Wechseladapters gewährleistet.

Die Weiterbildung gemäß Anspruch 4 schlägt vor, daß die Vorsprünge in Axialrichtung gesehen Schrägen aufweisen. Diese bewirken vor allem eine Kraftverstärkung beim Einzug des Wechseladapters. Die Schrägen haben aber auch den Vorteil, daß nach dem Lösen der Verriegelungseinrichtung für den Fall, daß sich die Spannkörper immer noch in der forschlüssigen Verriegelungsposition befinden, diese mittels der Schrägen radial nach innen bewegt werden. Dadurch gelangen sie in die nicht mehr formschlüssige Entriegelungsposition.

Die Weiterbildung gemäß Anspruch 5 schlägt eine bevorzugte technische Realisierung vor, um die Spannkörper radial bewegen zu können. Die Grundidee liegt in einem Spannkonus, welcher Teil eines axial verschiebbaren Spannkolbens ist. Der Spannkonus definiert mit seiner konusförmigen Mantelfläche die Führungsfläche für die Spannkörper. Wird der Spannkolben mit seinem Spannkonus in die Verriegelungsposition verschoben, rollen oder gleiten die Spannkörper auf der Mantelfläche des Spannkonus radial nach außen in die formschlüssige Verriegelungsstellung. Umgekehrt, wenn der Spannkolben mit seinem Spannkonus wieder zurückgefahren wird, haben die Spannkörper die Möglichkeit, sich radial nach innen in die Entriegelungsstellung zu bewegen.

Die Weiterbildung gemäß Anspruch 6 schlägt vor, daß in der Grundstellung der Spannkolben mit seinem Spannkonus durch die Kraft wenigstens einer Feder in der Verriegelungsposition gehalten ist. Dies bedeutet, daß diese Feder, bei welcher es sich vorzugsweise um eine Druckfeder handelt, die Spannkörper radial nach außen bewegt und in dieser Position fixiert. Wenn der Spannkolben entgegen der Kraft der Feder zurückbewegt wird, können sich - wie beschrieben - die Spannkörper radial nach innen bewegen.

Die Weiterbildung gemäß Anspruch 7 schlägt vor, daß zwei Federn mit unterschiedlichen Federcharakteristiken vorgesehen sind. Das Grundprinzip besteht bei dieser Federkombination gewissermaßen in einer Hauptfeder und in einer Ersatzfeder. Sollte die Hauptfeder mit der höheren Federkonstanten kaputt gehen, ist zwar nicht mehr eine exakte Ausrichtung des Werkzeugs möglich, es wird aber dennoch gewährleistet, daß aufgrund der Ersatzfeder der Wechseladapter einigermaßen an der Wechseladapteraufnahme fixiert ist und nicht herausfällt.

Um den Spannkolben in die Entriegelungsposition entgegen der Kraft der Feder überführen zu können, schlägt die Weiterbildung gemäß Anspruch 8 vor, den Spannkolben mittels Druckluft zu beaufschlagen. Wird somit der Spannkolben entgegen der Kraft der Feder mittels Druckluft bewegt, können die Spannkörper wieder in die Entriegelungsstellung gelangen. In dieser Position kann der Wechseladapter mit seinem Werkzeug entnommen werden. Nach dem Einsetzen eines anderen Wechseladapters wird der Druckluftaufbau wieder aufgehoben, so daß der Spannkolben mit seinem Spannkonus aufgrund der Kraft der Federn wieder in seine Verriegelungsstellung übergeht.

Gegenstand der Erfindung gemäß Anspruch 9 ist weiter ein Wechseladapter als solcher, wie er zuvor beschrieben worden ist. Wesentlich bei diesem Wechseladapter ist die spezielle Konturgebung in der hinteren Ausnehmung mit den zuvor beschriebenen radial nach innen gerichteten Vorsprüngen sowie der Schräge in diesen Vorsprüngen.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mittels eines Werkzeugs wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Bearbeitungsvorrichtung, jedoch ohne Werkzeugadapter;

Fig. 2 eine Längsschnittdarstellung durch die Bearbeitungsvorrichtung in Fig. 1 ;

Fig. 3 ein Detailausschnitt im Bereich der Werkzeugadapteraufnahme beim Einsetzen eines Werkzeugadapters;

Fig. 4 eine Darstellung entsprechend der in Fig. 3, jedoch nach vollständigem Einführen und Fixieren des Werkzeugsadapters in der Werkzeugadapteraufnahme.

Die Vorrichtung zum Bearbeiten von - nicht dargestellten - Werkstücken mittels eines - ebenfalls nicht dargestellten - Werkzeugs weist am vorderen Ende einer Spindel eine Wechseladapteraufnahme 1 auf. Diese besitzt eine konische Aufnahme 2.

In der Wechseladapteraufnahme 1 ist weiterhin ein Spannkolben 3 axial verschiebbar angeordnet. Dieser Spannkolben 3 besitzt am vorderen Ende einen Spannkonus 4. Zwischen dem Gehäuse der Wechseladapteraufnahme 1 und dem Spannkolben 3 ist weiterhin eine Feder 5 abgestützt. Dieser Feder 5 ist eine weitere Feder 5' mit einer niedrigeren Federkonstante zugeordnet. Beide Federn 5, 5' wirken als Druckfedern.

Die vorbeschriebene Wechseladapteraufnahme 1 dient zur Aufnahme eines Wechseladapters 6. Dieser trägt am vorderen Ende das - nicht dargestellte - Werkzeug. Rückseitig weist der Wechseladapter 6 einen Konus 7 auf, welcher korrespondierend zu der konischen Aufnahme 2 der Wechseladapteraufnahme 1 ausgebildet ist. Im Konus 7 ist eine Ausnehmung 8 ausgebildet. Diese ist am freien offenen Ende durch einen radial nach innen gerichteten Vorsprung abgeschlossen. Dieser Vorsprung weist eine konische Schräge 10 auf.

Dem System weiterhin zugeordnet sind um den Umfang gleichmäßig verteilt Spannkörper 11 in Form von Kugeln.

Die Funktionsweise ist wie folgt:

Die Ausgangsposition ist in Fig. 2 dargestellt. Diese zeigt die Wechseladapteraufnahme 1 noch ohne Wechseladapter 6. Fig. 3 zeigt, wie der Wechseladapter 6 (mit seinem Werkzeug) in die Wechseladapteraufnahme 1 eingesetzt wird. In dieser Position befinden sich die Spannkörper 11 im radialen Innenbereich. Vorraussetzung hierfür ist, daß über eine Druckluftzuführung 12 der Spannkolben 3 mit Druckluft beaufschlagt wird, so daß sich der Spannkolben 3 entgegen der Kraft der Federn 5, 5 ¹ in der hinteren Stellung befindet. Dadurch ist es möglich, den Wechseladapter 6 mit seinem Konus 7 vollständig in die konische Aufnahme 2 der Wechseladapteraufnahme 1 einzuführen.

Zur Verriegelung läßt man die Druckluft entweichen. Dies bedeutet, daß aufgrund der Kraft der Federn 5, 5' sich der Spannkolben 3 und damit der Spannkonus 4 in seine vordere Position bewegt. Da der Spannkonus 4 des Spannkolbens 3 für die Spannkörper 11 eine Führungsfläche bedeutet, hat dies zur Folge, daß die Spannkörper 11 radial nach außen bewegt werden, wie dies in Fig. 4 erkennbar ist. In dieser Position der Spannkörper 11 kommen diese hinter dem ringförmigen Vorsprung 9 zu liegen und schaffen somit einen Formschluß. Dieser verhindert, daß der Wechseladapter 6 aus der konischen Aufnahme 2 der Wechseladapteraufnahme 1 herausgezogen werden kann.

Die Verdrehsicherung des Konus 7 des Wechseladapters 6 in der konischen Aufnahme 2 der Wechseladapteraufnahme 1 ist durch einen entsprechenden Reibschluß zwischen den beiden Konusflächen gewährleistet. Es ist denkbar, daß zusätzlich noch eine Verdrehsicherung durch Formschluß vorgesehen ist, indem ein Vorsprung im einen Teil in eine korrespondierende Ausnehmung im anderen Teil eingreift.

Soll der Wechseladapter 6 gegen einen anderen Wechseladapter 6 (mit einem anderen Werkzeug) ersetzt werden, ist es lediglich erforderlich, die Druckluftzuführung 12 zu betätigen. In diesem Fall bewegt sich der Spannkolben 3 mit seinem Spannkonus 4 in die hintere Entriegelungsposition, und zwar entgegen der Kraft der Federn 5, 5'. Dadurch haben die Spannkörper 11 die Möglichkeit, radial nach innen auszuweichen. Aufgrund der Schrägen 11 werden die Spannkörper 11 ohnehin radial nach innen zwangsgeführt, wenn der Wechseladapter 6 herausgezogen wird. Bezu gszeichen l iste

1 Wechseladapteraufnahme

2 konische Aufnahme

3 Spannkolben

4 Spannkonus

5, 5' Feder

6 Wechseladapter

7 Konus

8 Ausnehmung

9 Vorsprung

10 Schräge

11 Spannkörper

12 Druckluftzuführung