DE1810223C - Überlastkupplung, insbesondere an einem Spannfutter fur Werkzeuge mit einem Schaftende - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine überlastkupplung, ins- Öffnungen radial durchsetzten, äußeren Bund auf-

besondere an hinein Spannfutter für Werkzeuge mit weist, auf dem sich die die Wälzkörper beaufschla-

cinem Schaflende, z. B. an Werkzeugmaschinen, mit gende Feder im gelösten Zusland der Kupplung ab-

einer Hohlwelle, in deren Wandung mindestens zwei stützt, und daß auf der der Feder abgewendeten Seite

radiale Öffnungen zur Aufnahme je eines darin ver- 5 des Bundes ein axial auf der Hohlwelle verstellbarer

schieblichen Wälzkörpers vorgesehen sind und in der Druckring angeordnet ist.

das mit den Öffnungen entsprechenden Vertiefungen Diese konstruktive Ausbildung der erfindungsam Umfang versehene Schaftende eines Werkzeuges gemäßen Überlastkupplung schafft die Voraussetzung aufgenommen ist, wobei die Wälzkörper von einer in dafür, daß sich das Schaftende eines Werkzeuges, Achsrichtung der Hohlwelle wirkenden Feder beauf- io welches mit den Vertiefungen versehen ist, von Hand schlagt und in die Vertiefungen am Schaftende ge- in die Überlastkupplung bzw. das durch diese gebildrückt sind. ciete Spannfutter einsetzen läßt. Dies ist eine not-

Aus der französischen Patentschrift 1 202 595 ist wendige Voraussetzung für eine sinnvolle Handeine Überlastkupplung zur Verbindung zweier habung eines Werkzeugspannfutters. Weiterhin Wellenenden bekannt, bei der die vorstehend geschil- 15 braucht zum Lösen der Kupplung lediglich der auf derten konstruktiven Merkmale verwirklicht sind, die der Feder abgewandien Seite des Bundes liegende die Trennung der Wellenenden bei Überschreiten Druckring verstellt zu werden, so daß ein Ausweichen eines vorbestimmien Drehmomentwertes bewirken. der Wälzkörper nach dieser Seite hin möglich ist. Bei dieser bekannten Kupplung stützt sich die in Achs- Nach diesem Ausweichen stützt sich die Feder auf richtung der Hohlwelle wirkende Feder über eine ao dem Bund selbst ab und wird bei erneutem Heran-Schrägfläche auf Kugeln ab, die dadurch in Form- schieben und Fixieren des Druckringes in ihre urschluß mit den Vertiefungen am Umfang des einen sprüngliche Lage zurückgebracht. Das Gleiche gilt Wellenstumpfes gebracht werden. Soll bei dieser be- für den Zustand, in dem in die Überlastkupplung kannten Kupplung eine willkürlichf Lösung der bei- kein Werkzeug eingesetzt ist, so daß die Wälzkörper den Wellenenden voneinander vorgenommen werden 25 unter der Federkraft, ohne Widerstand zu leisten, in so kann dies nur unter gleichzeitiger Freigabe der die das Innere der Hohlwelle gedrückt werden. Dabei Kugeln beaufschlagenden Federvorspannung erfolgen. ist selbstverständlich, wie dies auch bei den vor-Umgekehrt muß bei der Koppelung der beiden stehend erläuterten bekannten Überlastkupplungen Wellenenden die Feder erneut auf ihre Vorspannung der Fall ist, durch eine sich verengende Ausführung gebracht werden. Für eine Überlastkupplung, die zur 30 der radialen Öffnungen dafür gesorgt, daß die Wälz-Aufnahme von Werkzeugen bestimmt ist, deren Aus- körper nicht in das Innere der Hohlwelle fallen,
wechseln in der Regel einfach und rasch vonstatten In einer besonders zweckmäßigen, rasch und eingehen muß, ist eine derartige Kupplung ungeeignet, fach zu handhabenden Ausführungsform der erfinda die vorstehend erwähnte Freigabe und Aufbrin- dungsgemäßen Überlastkupplung ist vorgesehen, daß gung der normalerweise ganz erheblichen Federvor- 35 der Druckring und die Hohlwelle einander entspannung nur mittels Werkzeugen und unter erheb- sprechende Aussparungen und Vrrsprüngc für einen lichem Zeitaufwand durchführbar ist. Bajonettverschluß aufweisen, wobei die Aussparun-

Nachteilig ist weiterhin, daß beim Lösen der he- gen einen Anschlag zum Beenden der relativen Verkannten Kupplung der Wert des einmal eingestellten, drehbarkeit haben.

durch die Größe der Federvorspannung bestimmten 40 Bei einer anderen Ausführungsform ist die Über-

Auslösedrehmomcntes verlassen wird und daher stets lastkupplung so gestaltet, daß der Druckring an seiner

hei erneuter Verbindung der Wellenenden von neuem inneren Umfangsfläche radiale Ausnehmungen mit

eingestellt werden muß. Dies erfordert vor allem einer in Umfangsrichtung geneigten Führungsflächc

dann, wenn es auf eine möglichst exakte Einhaltung zur Aufnahme der Wälzkörper aufweist und daß

eines bestimmten Auslösedrehmomentes ankommt, 45 Federn vorgesehen sind, welche den Druckring

einen zusätzlichen erheblichen Zeitaufwand. Zur Be- normalerweise in der Betriebsstellung halten,

scitigung dieses Nachteils ist daher bereits eine Über- Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung

lastkupplung bekanntgeworden, über die schaftartige werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher

Werkzeuge mit dem Antrieb verbunden werden erläutert. Es zeigt

(USA.-Patentschrift 2 957 323). Die Lösbarkeit dieser 50 Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsbekannten Kupplung ohne gleichzeitige Beseitigun£ gemäße Überlastkupplung,

der eingestellten Federvorspannung wird jedoch nur Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung, bei

durch die Anordnung einer zusätzlichen Klauenkupp- ' der sich die Kupplung in gelöstem Zustand befindet,

hing zwischen dem Werkzeug und der Überlastkupp- Fig. 3 eine Seitenansicht der Kupplung, teilweise

lung erreicht, die die einfache Entnahme des Werk- ₅₅ geschnitten und bezüglich der Darstellung der Fig. I

zeuges ermöglicht. Diese zusätzliche Klauenkupplung um 90 verschwenkt,

bedeutet jedoch nicht nur einen zusätzlichen Auf- Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in

wand, sondern verursacht auch eine längere Bauweise Fig. I,

der Überlastkupplung und ist darüber hinaus einem Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in

erheblichen Verschleiß unterworfen. 60 Fig. I,

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es F i g. 6 einen Schnitt durch ein als Druckring

nunmehr Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine dienendes Bauteil, das als Bajonettverschluß ausgc-

Übcrlaslkupplung zu schaffen, die eine rasche und bildet ist,

einfache Verbindung der zu kuppelnden linden er- Fig. 7 eine Seitenansicht einer weiteren Ausfüh-

laubt und vor allem ohne eine Veränderung der 65 rungsform der erfindungsgemäßen Kupplung, teil-

cinmal eingestellten Federvorspannung lösbar ist. weise geschnitten,

Frfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Fig, 8 cine modifizierte Ausführungsform des

Hohlwelle im Bereich der Öffnungen einen von den Wellenendes des ersten Wellenclemcnts nach Fig. 7,

^Endcs

Fig. 12 eine weitere modifizierte Ausführungsform des oberen Wellenendes und der Vertiefungen des •;rsien Wellenelements,

Fig. 13 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überlastkupplung und

Fig. 14 und 15 einen Querschnitt durch die in Fig. 13 dargestellte Ausführungsform in Höhe der Wälzkörper, wobei sich diese einmal in ihrer 15 Druckringes 9 Betriebsstellung und einmal in der gelösten Stellung befinden.

In den Zeichnungen ist mit 1 das erste Wellen-Wirkung ^f/^^
Dadurch laßt sich der
» Wälzkörpern 7 f

schieben, so daß diese frei

Welle3 .
IS, die mit

inVne/von den _axiai _Ver-

Vorsprünge Ausnehmungen des J Bajonettverschluß 1 Wesentlichen aus Ausnehmungen

ist in eine Hohlwelle! eines zweiten Wellenelements 3 eingeführt, dessen der Hohlwelle! entgegengesetztes Ende als Morsekegel 4 ausgeführt ist, der m üblicher Weise in das Ende einer nicht gezeigten Antriebswelle einer Werkzeugmaschine eingesetzt werden _aJ kann. Am Außenumfang des Schaftendes 1 sind zwe, nutenförmige Vertiefungen 5 ausgebildet, die exzentrisch zur Drehachse liegen. Diese nutenförm.gen Vertiefungen liegen rechtwinklig zur Längsachse des Schaftendes und besitzen in ihrem Querschn.tt die Form eines Kreissegmentes. Diesen Vertiefungen 5 gegenüber ist in der Hohlwelle! jeweils e.ne Ausnehmur.^6 vorgesehen, und in diesen Ausnehmungen6 ist ein Wälzkörper? geführt. Die Ausnehmungen 6 erstrecken sich radial durch einen Bund 8, der von der Hohlwelle! nach außen gerichtet ist. Im Querschnitt besitzt dieser Bund 8 die Form eines gleichschenkligen Dreiecks, d h., er endet außen m einer scharfen Kante. Seine Längsmittelebene d. h. die Höhe seines Dreieckquerschnitts, steht zur Langst^'ST^ Seiten Druckschlag 17 begrenzt während s^ ^ ^genden Se, e in «« er _{stu{e20 fü}

^ «^ ^gj¹' "aus der in den F i g. 1 oder 4 W.rd der Döring "³^ ; _{inn verdr}eht, so gezeigten a.ellung un | _h Vorsprünge 15

gleiten die an d« Weite 3 bet.na^ ^^ i_g ^^ entlang der garage _{ßund g}

wodurch Jr Drucknng S a _Drehen schoben wird Durcn w ^ _{der sje mU}

^""^ "n Ausnehmungen 16 fluchten, so den ""^te"^forrJ'^" ₉ ^A _in Rötung des Morseff^^S^denkann.

kegeis£^v™™ . Ausführungsform w.rd

¹^Jl '/durch zwei Schraubenfedern!1 geder Drudcnng» du«J ™ Verdrehung vorge-

halten ^eJ»^dJ^jJn Dmckring9 ist eine Schutznommen W'^rd-MJ ^{dem u} gleichzeitig auch die hülse11, f^ verbunden ^ g^ ^^ ₉ ^

Federn.21 umscn u. ^^^ _{ejne aus Faser}.

g™^d en Ende tragt _{W) die den}

^tf Schutzhü.seü konzentrisch zur

ihrem hinteren Ende ein Gewinde H, auf das e.ne gebraucht wird, ist es von

ETzätftzs; sw ass s

stimmt. Dadurch wird auch die Kraft bestimmt mu der die WIIAörper 7 auf die P abflachen der Ver-,iefungen 5 am Schaftende gedruckt werden

Wenn auf das in die Hohlwelle ! eingesetzte Werkzeug ein stärkeres Drehmoment einw.rkt als d.es erwünscht und durch entsprechende Einstellung der Mutter 1! eingestellt ist, so drucken d.e Vcrnefungen 5 am Schaftende des Werkzeuges die Walzkörper 7 aus den Ausnehmungen 6 so weit heraus, daß der erste Druckring 10 entgegen der Wirkung der Teilendem 13 in Richtung auf d,e Mutter 11 zu verschober, wird. Sobald dies e.ntntt, kann^sich die Antriebswelle weiterdrehen, ohne daß das Werkzeug

₅₅ «η^ζ schober'

mit der t.efungeni5 60 se her. f'" kegeistutf

_So »and gebracht werden _Ausf_ührUngs-

™^^faJ_e^^e _dSweAzeugichaft vorzusehenden Vertiefungen n^t deren Hilfe das Werkzeug auto^VeJ"^t.^un _v ⁸*⁵ _n ⁿ'_d„ KuDPlung gelöst wird, wenn durch mat j£^ⁿ «J drehmoment die Wälzkörper 7 ver ^ dTd"e überlastkupplung anspricht, l· η _Darstellung der Fig. 1

™5 an Steile der ebenen Ver-. _f 30 _vorgc.

^f, S₀₈ Schaftendes ist bie

^' _bildet, so daß die Wälzausg ^ _am ^j₁.

worden sind, an der Kegclflächc den Werkzeugschaft nach außen

Streck,. Dadurch wird die

Lösung des Werkzeugschaftendes erleichtert. Die Kraft, mit der die Wälzkörper in den Vertiefungen gehalten werden, richtet sich danach, wie weit sich der konische Bereich längs des Schaftendes erstreckt. Aus F i g. 8 ist ersichtlich, daß der Kegelwinkel hierbei zwar gleich gehalten werden kann, daß jedoch die Kegelspitze in unterschiedlichen Abständen von der Welle zu liegen kommen kann.

Die F i g. 9 zeigt zwei weitere GestaltungsmöglTchkeitcn für das Schaftende 1. Dabei sitzt am hinteren Stirnende des Werkzeugschaftes, ähnlich wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen, eine Kugel 33 in einem Bauteil 34, das in das Schaftende eingeschraubt ist. Bei dieser Ausfuhrungsform sind drei Verliefungen 35 vorgesehen, welche wiederum mit drei im Spannfutter enthaltenen Kugeln zusammenwirken. Das kegelstumpfförmige Ende 31 reicht hierbei so weit längs des Schaftes, daß es sich mit den Vertiefungen 35 noch überschneidet. Sobald das Drehmoment zu groß wird, können die Kugeln an den Schrägflächen entlang gleiten, und das Werkzeug wird dadurch aus dem Spannfutter ausgestoßen.

Bei der in den Fig. 10 und 11 gezeigten Ausführungsform erstrecken sich die Vertiefungen 36 in Richtung auf das Schaftende und besitzen in dieser Richtung eine abnehmende Tiefe. Die Vertiefungen haben dabei einen spiralförmigen Verlauf, der mit der Drehrichtung der Überlastkupplung zusammenfällt. Bei dieser Ausführungsform wird das Werkzeug axial aus der Überlastkupplung heraus verschoben, sobald das Werkzeug steckenbleibt oder die Kupplung anspricht. Bei einem Hinterdrehwerkzeug werden dadurch die Schneidkanten vom Werkstück abgehoben. Vorzugsweise sind die Vertiefungen entsprechend der mit ihnen zusammenwirkenden Kugel auf ihre Länge gerundet.

I'm die Axialverschiebung des Werkzeuges beim Auslosen zu begrenzen, münden die Vertiefungen 36 entsprechend der Darstellung in Fig. 12 in eine umlaufende Ringnut 37. Die Tiefe dieser Ringnut ist dabei mindestens gleich der größten Tiefe der Vertiefungen 36.

Die F i g. 13 bis 15 zeigen eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überlastkupplung. Bei dieser sind in der Hohlwelle 2 drei Kugeln 7 angeordnet, und der Druckring 9 weist dementsprechend drei Ausnehmungen 40 an seiner inneren Umfangsflächc auf. die groß genug sind, um die Kugeln 7 aufnehmen zu können. Die Ausnehmungen 40 liegen in Drehrichtung vor den Ausnehmungen in der Hohlwelle 2. Über dem Druckring 9 ist an der Welle 3 eine Scheibe 41 befestigt, zwischen der und dem Druckring drei Federn 42 angeordnet sind. Diese halten den Druckring 9 in einer solchen Stellung, daß die Ausnehmungen 40 in einem bestimmten Abstand von den Ausnehmungen 6 der Hohlwelle 2 liegen. In den einander zugewendeten Flächen des Druckringes 9 und der Scheibe 41 sind Ausnehmungen 43 vorgesehen, in denen Stifte 44 angeordnet sind. Diese halten die Federn 42 und dienen zusammen mit den Ausnehmungen 43 als Winkelanschlag für den Druckring.

Fig. 14 zeigt die Kugeln in ihrer Betriebslage, wobei jedoch noch kein Werkzeug in die Überlastkupplung eingeführt ist. Die Ausnehmungen 40 liegen dabei vor den Ausnehmungen 6 in der Hohlwelle 2. so daß die Kugeln 7 nur unter Überwindung der Vorspannkrafl der Tellerfedern 13 in die Ausnehmungen 6 hineingeschoben werden können. Soll nun

ίο ein Werkzeug in die Hohlwelle 2 eingesetzt oder daraus entnommen werden, so wird der Druckring 9 entgegen der normalen Drehrichtung so weit verdreht, wie dies die Ausnehmungen 43 und die Stifte 44 zulassen. Dann liegen die Ausnehmungen 40 unmittel-

bar gegenüber den Ausnehmungen 6 und die Kugeln können ohne stärkere Kraftanwendung nach außen verschoben werden.

Bei der hier erläuterten Ausführungsform ist auf dem Druckring 9 eine Abdeckung 15 für die Teller-

ao federn 13 befestigt, die beim Drehen eine leichte und zuverlässige Handhabung gewährleistet.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   «5 1. Üoerlastkupplung, insbesondere an einem

   Spannfutter für Werkzeuge mit einem Schaftende, z. B. an Werkzeugmaschinen, mit einer Hohlwelle, in deren Wandung mindestens zwei radiale öffnungen zur Aufnahme je eines darin verschieb-

   liehen Wälzkörpers vorgesehen sind und in der das mit den öffnungen entsprechenden Vertiefungen am Umfang versehene Schaftende eines Werkzeuges aufgenommen ist, wobei die Wälzkörper von einer in Achsrichtung der Hohlwelle wirkenden Feder beaufschlagt und in die Vertiefungen am Schaftende gedrückt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (2) im Bereich der öffnungen (6) einen von den öffnungen (6) radial durchsetzten, äußeren Bund (8)

   aufweist, auf dem sich die die Wälzkörper (7) beaufschlagende Feder (13) in gelöstem Zustand der Kupplung abstützt, und daß auf der der Feder abgewendeten Seite des Bundes ein axial auf der Hohlwelle verstellbarer Druckring (9) angeord-

   net ist.
2. 2. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadi'ich gekennzeichnet, daß der Druckring (9) und die Hohlwelle (2) einander entsprechende Aussparungen (16) bzw. Vorsprünge (15) für einen

   Bajonettverschluß aufweisen, wobei die Aussparungen einen Anschlag (17) zum Beenden der relativen Verdrehbarkeit haben.
3. 3. Überlastkupplung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (9) an seiner inneren Umfangsfläche radiale Ausnehmungen (40) mit einer in Umfangsrichtung geneigten Führungsfläche zur Aufnahme der Wälzkörper (7) aufweist und daß Federn (42) vorgesehen sind, welche den Druckring normalerweise in der Betriebsstellung halten.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen