DE2318372B2 - Werkzeughalter fuer umlaufende werkzeuge mit schnellwechseleinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter für umlaufende Werkzeuge mit Schnellwechseleinrichtung, mit einer die Spannung des Werkzeuges bewirkenden Spannmutter, die mit einem Sperrglied gegen selbsttätiges öffnen versehen ist, das unter Federkraft in eine Verzahnung am Halter eingreift und durch Betätigung in eine unwirksame Stellung bewegbar ist.

Ein derartiger Werkzeughalter ist aus der CH-PS 35 217 bekannt. Bei diesem Werkzeughalter ist das Sperrglied ein Sperrbolzen, der normalerweise mittels einer Federkraft gegen eine Innenverzahnung gedrückt wird und ein Drehen der Spannmutter in Öffnungsrichtung verhindert jedoch aufgrund einer sägezahnartigen Verzahnung ein Drehen der Mutter in Schließrichtung ermöglicht Zum Lösen muß ein Hakenschlüssel, also ein besonderes Werkzeug, an einer bestimmten Stelle > der Spannmutter angesetzt werden und betätigt dabei

" durch Eindrücken das Sperrglied, so daß es entriegelt wird In dieser Lösestellung kann nun die Spannmutter mit dem Werkzeug zurückgedreht werden. Beim Abnehmen des Werkzeuges sprangt die Sperre wieder in

ίο Eingriff mit der Innenverzahnung. Bei der bekannten Schnellwechseleinrichtung ist es jedoch stets notwendig, mit einem Werkzeug, und zwar mit einem bestimmten Werkzeug zu arbeiten, das dazu noch an einer bestimmten Std^le angesetzt werden muß. Da-

durch wird die Arbeit erschwert weil häufig nicht alle Seiten der Werkzeugmaschine zugänglich sind, so daß die Maschinenspindel dann erst in eine Lage gedreht werden muß, in der das Werkzeug angesetzt werden kann. Es ist bei dem bekannten Werkzeughalter auch

ίο nicht mög'.ich. die Mutter einfach nur von Hand zu lösen oaer nach anfänglicher Lösung mit einem Werkzeug mit der Hand weiterzudrehen. Ferner erhöht die Notwendigkeit ein Werkzeug in die Maschinenspindel einzusetzen, die Unfallgefahr.

Es ist ferner aus der US-PS 12 96 501 ein Spannfutter für Werkstücke bekanntgeworden, das ein Sperrglied in Form eines zweiarmigen schwenkbar gelagerten Hebels aufweist, der an einem Ende einen Sperrzahn besitzt, der unter der Kraft einer auf die Sperrklinke ein-

wirkenden Feder in eine sägeartige Verzahnung gedrückt wird- Dieses Sperrglied, das das Spannfutter gegen öffnen sperrt, kann durch einen Handhebel entgegen der Federkraft in eine unwirksame Stellung geschwenkt werden. Bei dieser Vorrichtung ist es also

zum öffnen notwendig, die Sperrklinke von Hand auszurasten und in dieser ausgerasteten Stellung festzuhalten, bis das Öffnen beendet ist. Diese Art der Betätigung ist aber für den Bedienenden sehr nachteilig, weil er während des öffnens die Hand stets an dem Bedienungshebel haben muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Werkzeughalter mit Schnellwechseleinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der das Sperrglied bei einfachem Aufbau nur einen minimalen Bedienungsaufwand benötigt und eine sichere Funktion gewährleistet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Sperrglied nach manueller Betätigung in der unwirksamen Stellung durch einen Haltemechanismus festhaltbar und mit einem mit dem die Verzahnung tragenden Teil zusammenwirkenden Auslöseelement versehen ist, das bei Drehung der Spannmutter in Schließrichtung das Sperrglied aus dem Haltemechanismus auslöst.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das Sperrglied als schwenkbare Klinke ausgebildet sein, an deren einem Ende wenigstens ein zum Eingriff in die Verzahnung ausgebildeter Sperrzahn angeordnet ist und an deren anderem Ende das Auslöseelement angebracht ist. Ein solcher schwenkbarer Hebel ist leicht und funktionssicher zu lagern und nimmt nur wenig Platz ein.

Es ist ferner vorteilhaft möglich, daß das Auslöseelement als Blattfeder ausgebildet und derart gebogen ist, daß es sich an der bei Drehung in Schließrichtung vorn liegenden Zahnflanke der Verzahnung abstützt, jedoch bei Drehung in Öffnungsrichtung über dieVerzahnung hinwegläuft. Diese Ausführung ist besonders einfach und ermöglicht ein sicheres Wiedereinrasten des Sperr-

gliedes in der Verzahnung, sowie die Spannmutter wieder in Schließrichtung gedreht wird. Das Ausiöseelement kann jedoch auch als federbela^eter Hebel ausgebildet sein.

Es ist ferner bei einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, daß die Sperrfläche des Sperrzahns senkrecht zu ihrer Verbindung mil der Schwenkachse des als Klinke ausgebildeten Sperrgliedes angeordnet ist Bei dieser Ausführung ist einerseits sichergestellt, daß die Sperrkraft so direkt wie möglich zur Schwenkachse der Klinke übergeleitet wird und andererseits ist das manuelle Verschwenken des Sperrgliedes auch dann relativ leicht durchzuführen, wenn dieses unter Kraft an der Verzahnung anliegt.

Vorteilhaft ist es auch, daß die Verzahnung eine symmetrische Verzahnung sein kann. Diese ist leichter herzustellen und weniger verschleißgefährdet.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Haltemechanismus ein durch eine Feder gegen das Sperrglied gedrücktes Teil aufweisen, das mit einem Vorsprung an dem Sperrglied zur Festlegung des Sperrgliedes in der unwirksamen Stellung und zum Ausüben der das Sperrglied in die Verzahnung drükkenden Federkraft zusammenwirkt. Hier sind also in einer Einheit zwei Funktionen vereinigt, nämlich die des Haltemechanismus und die der Federkraft, die das Sperrrglied in die Verzahnung drückt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch Teile eines in einer Maschinenspindel angebrachten Werkzeughalters mit Schnellwechseleinrichtung und eines darin aufgenommenen Werkzeuges mit Steilkegel;

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-I1I in F i g. 1, in stark vergrößertem Maßstab, wobei sich das Sperrglied in der Sperrstellung befindet und

F i g. 3 eine Darstellung entsprechend F i g. 2, bei der das Sperrglied in der unwirksamen Stellung ist.

In der drehbaren Maschinenspindel 11 einer Werkzeugmaschine 12, beispielsweise einer Fräsmaschine, ist in einer kegeligen Werkzeughalteraufnahme 13 ein Werkzeug 14 aufgenommen. Das Werkzeug 14 weist einen kegligen Teil 15 und einen Bund 16 auf, in dem sich zwei längsverlaufende Ausnehmungen 23 befinden. Derartige Werkzeuge sind als sogenannte Steilkegeloder Aufsteckwerkzeuge, insbesondere als Fräserdorne, bekannt. Wenn im folgenden von Werkzeug geredet wird, so sind damit auch entsprechende Spannvorrichtungen gemeint, an denen das eigentliche Werkzeug erst befestigt wird.

Am vorderen Ende der Maschinenspindel 11 ist eine Schnellwechseleinrichtung 17 vorgesehen. Ein Befestigungsteil 18 in Form eines Ringes, ist an der Stirnfläche der Maschinenspindel 11 angeschraubt und an seiner Außenseite mit einem Gewinde 19 versehen, auf das eine Spannmutter 20 aufgeschraubt ist. Im Inneren dieser Spanmutter befindet sich ein Druckring 21, der nach innen ragende Vorsprünge 22 besitzt, die im Bereich des Hundes 16 liegen. Das Werkzeug kann aufgeschoben werden, indem es so ausgerichtet wird, daß die Vorsprünge durch die erwähnten Ausnehmungen 23 hindurchlaufeti. Wenn dann die Spannmutter 20 gedreht wird, so wird der Druckring 21 zuerst um einen vorgestimmten Betrag durch eine reibende oder fe- ('5 dernde Verbindung, die hier als Kugelschnäpper 24 ausgebildet ist, mitgenommen. Ein nicht dargestellter lest dann den Druckring in einer relativen Drehstellung fest, in der die Vorsprünge 22 gegen den Bund 16 drücken, wenn jetzt unter Relativdrehung zwischen Spannmutter 20 und Druckring 21 die Spannmutter weiter auf das Gewinde 19 heraufgeschraubt wird, bis das Werkzeug sicher in der Werkzeughalteraufnahme 13 der Spindel festgelegt ist In dieser soil das Werkzeug und somit auch die Spannmutter bleiben, solange das Werkzeug aufgespannt ist

Dazu dient eine aus den F i g. 2 und 3 deutlicher zu erkennende Sperre 25, die ein in einer Ausnehmung 27 der Spannmutter 20 gelagertes Sperrglied in Form einer Klinke 26 aufweist Die Klinke 26 ist auf einer parallel zur Werkyeugmaschinenachse 29 verlaufenden Schwenkachse 28 angeordnet und in Form eines doppelarmigen Hebels ausgebildet Dieser trägt an seinem einen Ende einen Sperrzahn 30 mit einer Sperrfläche 31, der in eine Verzahnung 32 an einem Ring 33 angreifen kann, der am Befestigungsteil 18 angeschraubt ist. Bei der Verzahnung 32 handelt es sich um eine übliche symmetrische Verzahnung, beispielsweise mit trapezförmigen Zähnen.

Anschließend an den Sperrzahn ist die Klinke 26 mit einem dreieckförmigen Vorsprung 34 versehen, der mit einem Haltemechanismus 35 zusammenarbeitet. Der Haltemechanismus ist in eine Gewindebohrung 36 der Spannmutter 20 eingeschraubt und nimmt eine Hülse 37 auf, die durch eine Feder 38 in Richtung auf den dreieckförmigen Vorsprung 34 der Klinke 26 gedrückt wird. Durch die ebenfalls dreieckförmige Frontfläche der Hülse 37 wird sichergestellt, daß die Klinke stets in eine ihrer beiden Endstellungen gedrückt wird, entweder in die in F i g. 2 dargestellte Sperrstellung oder in die in F i g. 3 dargestellte Lösestellung.

Die Sperrfläche 31 des Sperrzahns 30 steht im wesentlichen senkrecht auf der strichpunktiert angedeuteten Verbindung 39 der Sperrfläche in ihrem Eingriffsbereich mit der Schwenkachse 28.

Das von dem Sperrzahn 30 entgegengesetzte Ende der Klinke ist in seinem im Bereich der öffnung der Ausnehmung 27 nach außen liegenden Teil als Druckfläche 40 für einen Finger ausgebildet. An der Unterseite dieses Teils ist ein zu einem Einrastmechanismus gehörendes Auslöseelement 41 angeordnet. Es besteht aus Federmaterial und hat die Form einer Blattfeder, die mittels einer Schraube 42 an der Klinke 26 angebracht ist. Das Auslöseelement 41 ist in seinem freien, von der Schwenkachse 28 weg gewandten Ende auf die Verzahnung 32 zu gebogen und veriäuft in diesem Bereich etwa radial zu der Verzahnung bzw. dem sie tragenden Ring.

Die Wirkungsweise ist wie folgt:

Die Sperre befindet sich in der in F i g. 2 dargestellten Sperrstellung, bei der die Klinke 26 mit ihrem Sperrzahn 30 durch Wirkung des Federmechanismus 35, der in Eingriff mit den Schrägflächen des dreieckförmigen Vorsprunges ist, in die Verzahnung 32 gedruckt wird. Das Auslöseelement ist dabei außer Eingriff mit der Verzahnung und somit unwirksam. Wenn nun die Spannmutter 20 zum Spannen des Werkzeuges im Uhrzeigersinn (Pfeil 44) gedreht wird, so kann die Klinke wegen der Abschrägung 43 auf der Vorderseite des Sperrzahns über die Verzahnung 32 springen und erlaubt so ein Spannen des Werkzeugs.

In der gespannten Stellung ist dann jedoch die Spannmutter 20 relativ zum Befestigungsteil 18 festgelegt, d. h. gegen Drehung in der Öffnungsrichtung (entgegen dem Uhrzeigersinn, siehe auch Pfeil 45) gesperrt. Aus F i g. 2 ist zu erkennen, daß dabei durch die Tatsa-

ehe, daß die Sperrfläche 31 im wesentlichen senkrecht auf ihrer Verbindung zur Schwenkachse 28 steht, sichergestellt ist, daß einerseits bei einem Druck in Öffnungsrichtung sich die Klinke 26 nicht selbsttätig öffnet und andererseits aber auch durch einen solchen Druck nicht daran gehindert wird, unter manueller Betätigung geöffnet zu werden. Mit anderen Worten, die Kraft zur Lösung der Klinke ist weitgehend unabhängig von dem auf die Sperre wirkenden Sperrdruck. Der von der Klinke 26 nach innen auf die Verzahnung zu wirkende Druck ist ebenfalls weitgehend unabhängig davon und nur durch die Federkraft bestimmt, die der Haltemechanismus 35 ausübt. Dazu trägt es vorteilhaft auch bei, wenn die Zahnflanken der Verzahnung 32 eine solche Abschrägung haben, daß eine flächige Anlage zwischen ihnen und der Sperrfläche erfolgt. Dies trägt auch zur Schonung der Klinke und der Verzahnung bei.

Wenn nun das Werkzeug gewechselt werden soll, so wird durch Druck mit dem Finger auf die Druckfläche 40 an der Klinke 26 diese aus der in F i g. 2 dargestellten Stellung in die Stellung nach F i g. 3 bewegt, d. h. im Uhrzeigersinne geschwenkt. Diese Verschwenkung geht zuerst entgegen der vom Haltemechanismus 35 ausgeübten Kraft, dann jedoch, wenn die Spitze an der Hülse 37 über den höchsten Punkt auf dem Vorsprung 34 hinweggekommen ist, läßt der Haltemechanismus 35 die Klinke 26 in die Lösestellung springen, die in F i g. 3 gezeigt ist. In dieser Stellung ist der Sperrzahn 30 außer Eingriff mit der Verzahnung 32, jedoch das Auslöseelement 41 in Eingriff mit der Verzahnung.

Wenn nun die Spannmutter 20 in Öffnunsrichtung 45 gedreht wird, so wird dies durch die Sperre 25 nicht verhindert.

Es ist zu erkennen, daß infolge der Abschrägung der Zähne und der Form des Auslöseelementes sowie seiner Anordnung dieses über die Verzahnung springen kann, ohne eine Sperre dafür zu bilden.

Wenn jedoch bei einem erneuten Spannen eines Werkzeuges die Spannmutter 20 in Schließrichtung 44 gedreht wird, so verstemmt sich das in die Verzahnung eingreifende Ende des Auslöseelementes 41 so in der Verzahnung, daß sich das blattfederartige Element zusammenbiegt und dabei die Klinke entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt. Dabei braucht das Auslöseelement die Klinke nur bis über den Totpunkt des Haltemechanismus 35 hinwegzubringen, d. h. bis über die Spitze des Vorsprunges 34, dann schnappt die Klinke wieder federnd in die Sperrslellung nach F i g. 2 und hebt dabei das Auslöseelement aus der Verzahnung.

Es ist zu erkennen, daß diese vorteilhafte Wirkung automatisch und ohne Rucksicht auf die gerade eingenommene relative Drehlage der Teile 33 und 20 zueinander eintritt.

Von der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform sind zahlreiche Abwandlungen im Rahmen der Erfindung möglich. So könnte beispielsweise das Auslöseelement auch eine andere Ausbildung haben, obwohl es in der gezeigten Ausführung als Blattfeder besonders einfach und sicher funktioniert. Man könnte

is auch an einen klinkenartigen Hebel denken, der an der Klinke 26 so angelenkt und federnd gegen die Verzahnung gedrückt ist, daß er in Öffnungsrichtung über die Verzahnung springt, jedoch in Schließrichtung eine Verstemmung eintritt. Er müßte dann so in seiner Be-

:o wegung begrenzt sein, daß er beim vollständigen Umspringen der Klinke in die Sperrstellung von der Verzahnung freikommt. Es könnte auch eine andere Art eines Haltemechanismus zur federnden Festlegung in den beiden Endstellungen der Klinke vorgesehen sein.

Es sei noch erwähnt, daß es besonders vorteilhaft ist. daß der Ring 33 gesondert am Befestigungsteil 18 angebracht werden kann. Er ist so erheblich einfacher herzustellen und auswechselbar. Das Gewinde 19 kann ein Gewinde kleiner Steigung sein, so daß mit geringen Kräften in Umfangsrichtung große axiale Spannkräfte erzeugt werden können. Es macht nämlich bei der Sperre nach der Erfindung nichts aus, wenn beim Spannen oder öffnen die Spannmutter mehrmals herumgedreht wird. Bekanntlich wird ja durch die Drehung der

i«; Mutter 20 im Öffnungssinne auch das Lösen des Werkzeuges aus der Aufnahme 13 herbeigeführt, indem ein mit dem Druckring 21 verbundener Vorsprung 46 am Bund angreift und das Werkzeug auswirft. Es ist auch denkbar, daß die Klinke am Befestigungsteil und die Verzahnung an der Spannmutter 20 angebracht ist, obwohl die dargestellte Ausführungsform die bessere Zugänglichkeit der Sperre sicherstellt. Es ist auch möglich, das Befestigungsteil 18 mit der Maschinenspindel 11 einstückig herzustellen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Werkzeughalter für umlaufende Werkzeuge mit Schnellwechseleinrichtung, mit einer die Spannung des Werkzeuges bewirkenden Spannmutter, die mit einem Sperrglied gegen selbsttätiges öffnen versehen ist, das unter Federkraft in eine Verzahnung am Halter eingreift und durch Betätigung in eine unwirksame Stellung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied (26) nach manueller Betätigung in der unwirksamen Stellung durch einen Haltemechanismus (34, 35) festhaltbar und mit einem mit dem die Verzahnung (32) tragenden Teil zusammenwirkenden Auslöseelement (41) versehen ist, das bei Drehung der Spannmutter (20) in Schließrichtung das Sperrglied (26) aus dem Haltemechanismus (34,35) auslöst.

2. Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Sperrglied (26) als schwenkbare Klinke ausgebildet ist, an deren einem Ende wenigstens ein zum Eingriff in die Verzahnung (32) ausgebildeter Sperrzahn (30) angeordnet ist und an deren anderem Ende das Auslöseelement (41) angebracht ist.

3. Werkzeughalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöseelement (41) als Blattfeder ausgebildet und derart gebogen ist. daß es sich an der bei Drehung in Schließrichtung vornliegenden Zahnflanke der Verzahnung (32) abstützt, jedoch bei Drehung in Öffnungsrichtung über die Verzahnung (32) hinwegläuft.

4. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet di'ß das Auslöseelement als federbelasteter Hebel ausgebildet ist.

5. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrfläche

(31) des Sperrzahns (30) senkrecht zu ihrer Verbindung (39) mit der Schwenkachse (28) des als Klinke ausgebildeten Sperrgliedes (26) angeordnet ist.

6. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung

(32) eine symmetrische Verzahnung ist.

7. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltemechanismus (34. 35) ein durch eine Feder (38) gegen das Sperrglied (26) gedrücktes Teil (37) aufweist, das mit einem Vorsprung (34) an dem Sperrglied (26) zur Festlegung des Sperrgliedes in der unwirksamen Stellung und zum Ausüben der das Sperrglied (26) in die Verzahnung (32) drückenden Federkraft zusammenwirkt.