DE2545713C2

DE2545713C2 - Quick change device

Info

Publication number: DE2545713C2
Application number: DE19752545713
Authority: DE
Inventors: Edmo Frassien-Mantova Benatti; Herbert Ing.(grad.) 7251 Heimerdingen Schmid
Original assignee: Sandvik Kosta GmbH
Current assignee: Sandvik Kosta GmbH
Priority date: 1975-05-02
Filing date: 1975-10-11
Publication date: 1985-06-05
Also published as: DE2545713A1; IT1037803B; DE7532469U; DE2560287C2

Description

Aufbau bei trotzdem sicherer Verriegelung des Werkzeughalters möglich istConstruction is possible while still securely locking the tool holder

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Riegel- und Zugeinheit durch ein rastbares Verbindungselement von der Federkraft abkoppelbar istAccording to the invention, this object is achieved by that the locking and pulling unit can be decoupled from the spring force by a latching connecting element

Die Wirkung der beanspruchten Maßnahme besteht demnach darin, daß der Werkzeughalter zunächst von Hand in den Spindelkonus eingeführt und dort in Verriegelungselemente eingerastet werden kann, ohne daß zu diesem Zeitpunkt eine Federkraft für das Spannen des Werkzeughalters benötigt würde. Erst wenn der Werkzeughalter mit der Zugstange von Hand nahezu in die Endstellung gebracht wurde, schließt sich das rastbare Verbindungselement wieder und die volle Federkraft steht nunmehr zur Verfügung, um den geringen Restweg, der zum Spannen erforderlich ist, zu durchmessen. The effect of the claimed measure is therefore that the tool holder is initially from Hand inserted into the spindle cone and there in locking elements can be locked in place without a spring force for tensioning at this point in time of the tool holder would be required. Only when the tool holder with the pull rod is almost in the end position has been brought, the lockable connecting element closes again and the full spring force is now available to measure the small remaining distance required for clamping.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, daß der Raumbedarf für die Spannfedern erheblich vermindert werden kann, weil die Spannfedern zum Werkzeugwechsel, also zum Lösen des Spannelementes, nach dem Lösen der Kupplung nicht mehr durch das Kraftglied zusammengepreßt werden müssen. Die Spannfeder braucht nicht den vollen Spannweg aufnehmen, sondern nur den für das Lösen der Kupplung erforderlichen Weg. Dadurch ist es möglich geworden, eine derartige Vorrichtung bei relativ kleiner Bauweise als zusätzliches Ausrüstungsteil für vorhandene Werkzeugmaschinen auszubilden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß bei einer Spannkraft von beispielsweise 8000N, das Kraftglied nicht 12 000 bis 16 000 N Z!:m Lösen des Werkzeuges aufbringen muß, sondern beispielsweise nur noch etwa 8500 bis 9000 N, weil anschließend die Kupplung gelöst ist und die Federn nicht zusätzlich den Spannweg des Werkzeuges aufnehmen müssen. Es kann daher auch das Kraftglied leichter und insbesondere kleiner ausgebildet werden. Bei vorgegebenem Druckmitteldruck für das Kraftglied kann die wirksame Koibenfläche nahezu halbiert werden. Auch alle anderen Kraftübertragungselemente können entsprechend kleiner und leichter dimensioniert werden. Bei der Verwendung feststehender Kraftglieder können die in den Übertragungsweg einzuschaltenden Axiallager für entsprechend kleinere Kräfte dimensioniert werden. An advantage of the device according to the invention is that the space required for the tension springs is considerable can be reduced because the tension springs to change tools, i.e. to loosen the tensioning element, after releasing the coupling no longer have to be pressed together by the force member. the The tension spring does not need to take up the full tensioning path, but only that required to release the clutch Path. This has made it possible to use such a device with a relatively small design to be trained as an additional piece of equipment for existing machine tools. Another benefit lies in that with a clamping force of, for example, 8000N, the force member is not 12,000 to 16,000 N Z!: m Loosening the tool must apply, but for example only about 8500 to 9000 N, because then the clutch is released and the springs do not additionally take up the tensioning path of the tool have to. The force member can therefore also be made lighter and, in particular, smaller. With a given Pressure medium pressure for the force member can almost halve the effective Koibenfläche. Even all other power transmission elements can be dimensioned correspondingly smaller and lighter. When using fixed force links, the thrust bearings to be switched on in the transmission path be dimensioned for correspondingly smaller forces.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist als lösbare Kupplung eine Gruppe von radial bewegbaren Kugeln vorgesehen, die in der eingekuppelten Stellung von einem Ring mit Iimenkonus durch die Spannfedern radial nach innen in eine Nut der Zugstange gedrückt sind. Eine derartige Kupplung ist mit wenig Aufwand zu realisieren und arbeitet sehr zuverlässig, da die Übertragung der Kraft der Spannfedern auf die Zugstange über eine Vielzahl von Kupplungselementen in Form der Kugeln erfolgt. Diese Ausführungsform der Erfindung eröffnet aber die Möglichkeit einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung, die darin besteht, daß die Nut der Zugstange eine dem Innenkonus des Ringes gegenüberliegende kenische Flanke aufweist, wobei der Kegelwinkel der Konischen Flanke größer ist als der Kegelwinkel des Innenkonus des Ringes. Das hat den Vorteil, daß die auf die Zugstange wirkende Kraft etwa im Verhältnis der Kegelwinkel größer ist als die von den Spannfedern ausgeübte Kraft. Dadurch ist es möglich, die Spannfedern um den entsprechenden Faktor schwächer und damit kleiner auszubilden. Dadurch wird der Raumbedarf der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiter vermindert. Ebenso ist es dadurch möglich, weil das Kraftglied in entgegengesetzter Richtung auf die Spannfedern wirkt, aucn das Kraftglied nochmals kleiner und leichter auszubilden, da es lediglich eine Kraft aufbringen muß, die etwas größer ist als die um den durch das Verhältnis der Kegelwinkel gegebenen Faktor verkleinerte Kraft der Spannfedern. Beispielsweise betrag: bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung der Kegelwinkel der Nutflanke etwa 80° bis 100° und der Kegelv/inkel des Innenkonus des Ringes etwa 20° bis 40°. Es ist also eine Kraftübersetzung im Bereich von etwa 1 :2 bis 1 :5, vorzugsweise von etwa 1 :3 erzielbar.In a particularly preferred embodiment of the invention, the releasable coupling is a group of Radially movable balls are provided, which in the coupled position of a ring with an Iimenkonus are pressed radially inwards into a groove in the tie rod by the tension springs. One such coupling is Can be implemented with little effort and works very reliably, as the force of the tension springs is transmitted on the tie rod via a large number of coupling elements in the form of balls. This embodiment but the invention opens up the possibility of a particularly advantageous embodiment that consists in the fact that the groove of the pull rod has a Kenyan flank opposite the inner cone of the ring having, wherein the cone angle of the conical flank is greater than the cone angle of the inner cone of the ring. This has the advantage that the force acting on the tie rod is approximately in the ratio of the cone angle is greater than the force exerted by the tension springs. This makes it possible to adjust the tension springs to the appropriate Factor weaker and thus to be made smaller. As a result, the space requirements of the invention Device further reduced. It is also possible because the force link is in opposite directions Direction on the tension springs acts, also to train the force member again smaller and lighter because it only needs to apply a force which is somewhat greater than that by the ratio of the cone angle given factor reduced force of tension springs. For example: in preferred embodiments of the invention, the cone angle of the groove flank about 80 ° to 100 ° and the taper angle of the inner cone of the ring about 20 ° to 40 °. It is therefore a power transmission in the range of approximately 1: 2 to 1: 5, preferably of about 1: 3 achievable.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind die Kugeln der Kupplung in radialen Bohrungen einer an der Spindel kraft- oder formschlüssig befestigten Hülse geführt Die Kugeln sind also in axialer Richtung gegenüber der Spindel feststehend angeordnet und können sich lediglich radial bewegen, abgesehen von einem vorgesehenen Bewegungsspiel der Kugeln in den Bohrungen, weil die Bohrungen einen deutlich größeren Durchmesser aufweisen als die Kugeln. Ferner sind bevorzugt die Spannfedern eine Hülse umgebend angeordnet und stützen sich einerseits an dem Ring, der sowohl Teil der Kugelkupplung als auch Betätigungsorgan der Kugelkupplung ist, und andererseits an einem Bund der Hülse ab.In preferred embodiments of the invention, the balls of the coupling are in radial bores guided by a sleeve fastened to the spindle in a non-positive or positive manner. The balls are therefore in the axial direction arranged fixedly opposite the spindle and can only move radially, apart from an intended play of movement of the balls in the holes, because the holes are significantly larger Have a diameter than the balls. Furthermore, the tension springs are preferably arranged to surround a sleeve and are supported on the one hand on the ring, which is both part of the ball coupling and the actuator the ball coupling is, and on the other hand on a collar of the sleeve.

Bei einer besonders einfach aufgebauten Ausführungsform der Erfindung ist die von den Spannfedern umgebene Hülse, die die Kugeln in radialen Bohrungen führende Hülse und die Hülse, an der der Querstift fixiert ist, dieselbe, einstückig hergestellte Hülse.In a particularly simple embodiment of the invention, that of the tension springs Surrounded sleeve, the sleeve leading the balls in radial bores and the sleeve on which the transverse pin is fixed is the same, one-piece sleeve.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeäspiele im Zusammenhang mit den Ansprüchen. Es zeigt im LängsschnittFurther details and configurations of the present invention emerge from the following Description of two exemplary embodiments shown in the drawing in connection with the claims. It shows in longitudinal section

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schnellwechselvorrichtung zum Befestigen an dem Spindelstock einer Werkzeugmaschine in gelöster und gespannter Stellung,Fig. 1 shows a quick change device according to the invention for fastening to the headstock of a Machine tool in released and clamped position,

F i g. 2 eine andere erfindungsgemäße Vorrichtung für Werkzeugmaschinen mit beweglicher Pinole, bei der die Vorrichtung unmittelbar in die Spindel eingeschraubt wird, undF i g. 2 shows another device according to the invention for machine tools with a movable quill, in which the device is screwed directly into the spindle, and

Fig.3 in stark vergrößerter Darstellung ein Detail der Kugelkupplung.3 shows a detail in a greatly enlarged representation the ball coupling.

Eine Spindel 1 ist drehbar in einem nicht dargestellten Spindelkopf einer Werkzeugmaschine gelagert. Die Spindel 1 weist einen von einer Stirnseite ausgehenden Aufnahmekonus 2 für einen konischen Schaft 6 eines Werkzeughalters 5 auf. Der Aufnahmekonus 2 geht an seinem inneren, engen Ende in eine Bohrung 3 über, die anschließend in eine Längsbohrung 4 mit vermindertem Durchmesser übergeht. In den konischen Schaft 6 des Werkzeughalters 5 ist, an der dem Werkzeug gegenüberliegenden Stirnseite eine zentrale Sackbohrung 7 eingearbeitet, die mit einem Einschraubgewinde versehen ist, in das eine Spannhülse 8 eingedreht ist. In die Spannhülse 8 ist eine innere Ausdrehung 9 eingearbeitet, die eine Ringnut bildet. Von der freien Stirnseite her führt eine Kegelfläche 10 zu dem durch die Ringnut 9 begrenzten Raum.A spindle 1 is rotatably mounted in a spindle head (not shown) of a machine tool. the Spindle 1 has a receiving cone 2 extending from an end face for a conical shaft 6 of a Tool holder 5 on. The receiving cone 2 merges at its inner, narrow end into a bore 3 which then merges into a longitudinal bore 4 with a reduced diameter. In the conical shaft 6 of the The tool holder 5 has a central blind hole 7 on the end face opposite the tool incorporated, which is provided with a screw-in thread into which a clamping sleeve 8 is screwed. In the Clamping sleeve 8, an inner recess 9 is incorporated, which forms an annular groove. From the free face A conical surface 10 leads to the space delimited by the annular groove 9.

Auf den Spindelkopf, in dem die Spindel 1 gelagert ist, ist ein zylinderförmiges Gehäuse 11, das an seinen beiden Stirnseiten mit je einem Flansch 12 bzw. 13 versehen ist, mit dem Flansch 12 flach anliegend, befestigt. Die Zylinderachse des Gehäuses 11 fluchtet dabei mit der Achse der Bohrungen 2,3 und 4. An dem Flansch 13 ist mittels Schrauben 14 ein Zylinder 15 befestigt, in demOn the spindle head, in which the spindle 1 is mounted, is a cylindrical housing 11, which is attached to both of its Front sides are each provided with a flange 12 or 13, with the flange 12 lying flat, fastened. The cylinder axis of the housing 11 is aligned with the axis of the bores 2, 3 and 4 on the flange 13 a cylinder 15 is fastened by means of screws 14, in which

ein mittels einer Dichtung 16 abgedichteter Kolben 17 in Achsrichtung geführt ist. Auf der der Spindel 1 abgewandten Seite ist der Kolben 17 mit einer zentralen, starr an ihm befestigten Kolbenstange 18 versehen, die durch eine Bohrung in einem den Zylinder 15 abschließenden Boden 19 mittels einer Dichtung 20 abgedichtet nach außen geführt ist. Die Kolbenstange 18 ist längs durchbohrt und es ist in dieser Bohrung ein Schaltglied 21 in Gestalt eines Schaltventiles oder eines Schalters eingebaut, der durch Verschieben eines axial vorstehenden Stößels 22 schaltbar ist. In den Kolben 17 ist an der der Spindel 1 zugewandten Seite ein Axialkugellager 23 eingebaut, das sich einerseits gegen den Kolben 17 und andererseits gegen einen Ring 24 axial abstützt. Der Ring 24 liegt mit einer Stirnfläche an einer Stirnfläche einer Kupplur.gshülse 25 an, deren gegenüberliegendes Ende in eine an.die Längsbohrung 4 anschließende Bohrung 26 mit gegenüber der Längsbohrung 4 vergrößertem Durchmesser eingesetzt ist. Die Kupplungshülse 25 ist mit einem Bund 27 versehen, der an der Stirnfläche der Spindel 1 anliegt und dort befestigt, beispielsweise angeschraubt ist. An der der Spindel 1 abgewandten Seite des Bundes 27 liegt ein Paket Tellerfedern 28 an, die sich andererseits gegen einen Kupplungsring 29 abstützen, der die Kupplungshülse 25 in dem dem Kolben 17 zugewandten Bereich umgibt. Der Kupplungsring 29 ist relativ zur Kupplungshülse 25 axial verschiebbar. Er ist mit einer inneren Ausdrehung 30 versehen, die in einen in Richtung zu den Tellerfedern hin sich verjüngenden Innenkonus 31 übergeht. Der Innenkonus 31 schließt einen Kegelwinkel von etwa 30° ein, so daß die Oberfläche des Innenkonus 31 zur Längsachse einen Winkel von etwa 15° einschließt. Im Bereich der Ausdrehung 30 ist die Kupplungshülse 25 mit einem Kranz entlang dem Umfang verteilter radialer Bohrungen 32 versehen in denen jeweils eine Kugel 33 mit gegenüber der radialen Bohrung 32 kleineren Durchmesser angeordnet ist. Der Durchmesser der Kugeln 33 ist etwa so groß wie die Differenz zwischen Außendurchmesser und Innendurchmesser der Kupplungshülse 25, also etwa doppelt so groß wie die Wanddicke der Kupplungshülse 25. a piston 17 sealed by a seal 16 is guided in the axial direction. On the spindle 1 facing away On the side, the piston 17 is provided with a central piston rod 18 rigidly attached to it, which sealed by a bore in a bottom 19 closing off the cylinder 15 by means of a seal 20 is led to the outside. The piston rod 18 is pierced longitudinally and there is a switching element in this bore 21 built in the form of a switching valve or a switch, which by moving an axially protruding Plunger 22 is switchable. An axial ball bearing 23 is located in the piston 17 on the side facing the spindle 1 installed, which is axially supported on the one hand against the piston 17 and on the other hand against a ring 24. Of the Ring 24 rests with one end face on one end face of a coupling sleeve 25, the opposite one End in an an.die longitudinal bore 4 subsequent bore 26 with compared to the longitudinal bore 4 enlarged Diameter is used. The coupling sleeve 25 is provided with a collar 27 on the end face the spindle 1 rests and is fastened there, for example screwed on. At the one facing away from the spindle 1 On the side of the collar 27 there is a package of disc springs 28 which, on the other hand, are supported against a coupling ring 29, which surrounds the coupling sleeve 25 in the area facing the piston 17. The coupling ring 29 is axially displaceable relative to the coupling sleeve 25. It is provided with an internal recess 30, which is shown in an inner cone 31 which tapers towards the disc springs passes over. The inner cone 31 includes a cone angle of about 30 °, so that the surface of the inner cone 31 to the longitudinal axis Includes an angle of about 15 °. In the area of the recess 30, the coupling sleeve 25 is provided with a ring along the circumference distributed radial bores 32 provided in each of which a ball 33 with opposite the radial bore 32 is arranged smaller diameter. The diameter of the balls 33 is about this as large as the difference between the outer diameter and the inner diameter of the coupling sleeve 25, that is to say about twice as large as the wall thickness of the coupling sleeve 25.

In der Kupplungshülse 25 ist eine zweiteilige Zugstange axial verschiebbar geführt, die einen Bolzen 34 und eine daran starr befestigte Zughülse 35 umfaßt. An dem dem Bolzen 34 abgewandten Ende ist die Zughülse 35 längs geschlitzt, wodurch einzelne Spannbacken 36 gebildet sind, die nach außen weisende Vorsprünge 37 mit sich zum Werkzeughalter 5 hin verjüngender Kegelfläche 38 aufweisen. Die Querschnittsform der Vorsprünge 37 ist so gewählt, daß sie zumindest in dem dem Bolzer. 34 zugewandten Bereich der entsprechenden Fläche der Ringnut 9 konturengleich ist. In einer Längsbohrung der Zughülse 35 ist ein Spreizstab 39 angeordnet, der relativ zu der Spindel 1 axial unverschiebbar ist. Zu diesem Zweck ist an dem dem Bolzen 34 zugewandten Ende des Spreizstabes 39 ein Querstift 40 vorgesehen, der sich durch zwei einander gegenüberliegende Langlöcher 41 hindurch erstreckt, die in die Zughülse 35 eingearbeitet sind. Mit seinen Enden steckt der Querslift 40 in Radialbohrungen des in der Bohrung 26 befindlichen Bereiches der Kupplungshülsc 25. Das freie, dem Werkzeughalters zugewandte Ende des Spreizstabes 39 ist mit einer Konusfläche 42 versehen, der eine entsprechende Konusfläche 43 an der Innenseite der Spannbacken 36 gegenübersteht.In the coupling sleeve 25, a two-part tie rod is guided axially displaceably, which has a bolt 34 and a tension sleeve 35 rigidly attached thereto. At the end facing away from the bolt 34 is the tension sleeve 35 longitudinally slotted, as a result of which individual clamping jaws 36 are formed, the outwardly pointing projections 37 with a conical surface 38 tapering towards the tool holder 5. The cross-sectional shape of the protrusions 37 is chosen so that it is at least in the Bolzer. 34 facing area of the corresponding Area of the annular groove 9 is the same contour. A spreader rod 39 is arranged in a longitudinal bore of the tension sleeve 35, which is axially immovable relative to the spindle 1. For this purpose, the one facing the bolt 34 At the end of the spreader bar 39, a transverse pin 40 is provided, which is separated by two opposite one another Long holes 41 which are incorporated into the tension sleeve 35 extends therethrough. The transverse lift is at its ends 40 in radial bores of the area of the coupling sleeve located in the bore 26. The free, the end of the spreader bar facing the tool holder 39 is provided with a conical surface 42, which has a corresponding conical surface 43 on the inside of the Clamping jaws 36 faces.

Wird die Zughülse 35 vom Werkzeughalter 6 weggefahren, so werden die Spannbacken 36 nach außen gespreizt, sobald die Konusflächen 42 und 43 aneinander zur Anlage kommen. Bei der Weiterbewegung dringt das freie Ende des Spreizstabes 39 in den Bereich der Bohrung zwischen den Spannbacken 36 ein und hält diese formschlüssig nach außen gespannt. Ip. dieser Lage liegen die Vorsprünge 37 an der Ringnut 9 der Spannhülse 8 an.If the tension sleeve 35 is moved away from the tool holder 6, so the clamping jaws 36 are spread outwards as soon as the conical surfaces 42 and 43 come together come to the plant. As the movement continues, the free end of the spreader rod 39 penetrates into the area of the Hole between the clamping jaws 36 and holds them positively stretched outwards. Ip. this location the projections 37 rest on the annular groove 9 of the clamping sleeve 8.

Der mit der Zughülse 35 starr verbundene Bolzen 34 ist mit einer Außenringnut 44 versehen deren der Zughülse 35 abgewandte Flanke 45 als Kegelmantelfläche ausgebildet ist, die einen Kegelwinkel von etwa 90" einschließt. Die Flanke 45 schließt also einen Winkel von etwa 45° zur Achse ein. Die Tiefe der Ringnut 44 ist etwa gleich der Tiefe der Ausdrehung 30 und etwa gleich der Wanddicke der Kupplungshülse 25.The bolt 34 rigidly connected to the tension sleeve 35 is provided with an outer ring groove 44 of the tension sleeve 35 facing away flank 45 is designed as a conical surface which includes a cone angle of approximately 90 ". The flank 45 therefore forms an angle of approximately 45 ° to the axis. The depth of the annular groove 44 is approximately equal to the depth of the recess 30 and approximately equal to the wall thickness of the coupling sleeve 25.

In dem Ring 24 bzw. der Längsbohrung der Kolbenstange 18 ist ein Schaltstift 46 axial verschiebbar geführt.
Zum Ausspannen eines Werkzeuges wird durch eine Anschlußbohrung 47 Druckmedium in den Zylinder 15 eingeführt, wodurch der Kolben 17 über das Axialkugellager 23 und den Ring 24 den Kupplungsring 29 axial verschiebt, wodurch die zuvor unter der Wirkung der Tellerfedern 28 zwischen dem Innenkonus 31 und der Flanke 45 eingeklemmten Kugeln 33 frei werden und in die Ausdrehung 30 eintreten können. Sobald sich die Ausdrehung 30 in der Ebene der Ringnut 44 befindet, trifft der Ring 24 auf die Stirnseite des Bolzens 34 auf und verschiebt diesen in Richtung auf die Spindel 1, wobei die Kugeln 33 radial nach außen gedrückt werden in die Ausdrehung 30. Gleichzeitig wird über die Zughülse 35 und die Spannhülse 8 der Werkzeughalter 5 nach außen bewegt, wodurch sich der konische Schaft 6 von der Oberfläche des Aufnahmekonus 2 löst. In der Endstellung, die in der einen Hälfte von F i g. 1 dargestellt ist, sind die Spannbacken 36 frei, da der Spreizstab 39 außer Eingriff kommt und es können die Vorsprünge 37 axial aus der Spannhülse 8 austreten. Es kann dann der Werkzeughalter 5 mit dem Werkzeug entnommen werden.A switching pin 46 is guided in an axially displaceable manner in the ring 24 or the longitudinal bore of the piston rod 18.
To unclamp a tool, pressure medium is introduced into the cylinder 15 through a connection bore 47, whereby the piston 17 axially displaces the coupling ring 29 via the axial ball bearing 23 and the ring 24, whereby the previously under the action of the disc springs 28 between the inner cone 31 and the flank 45 trapped balls 33 are free and can enter the recess 30. As soon as the recess 30 is in the plane of the annular groove 44, the ring 24 strikes the end face of the bolt 34 and moves it in the direction of the spindle 1, the balls 33 being pressed radially outward into the recess 30. At the same time The tool holder 5 is moved outward via the tension sleeve 35 and the clamping sleeve 8, as a result of which the conical shaft 6 is detached from the surface of the receiving cone 2. In the end position, which is shown in one half of FIG. 1, the clamping jaws 36 are free since the expanding rod 39 disengages and the projections 37 can exit axially from the clamping sleeve 8. The tool holder 5 can then be removed with the tool.

Anschließend wird ein neuer Werkzeughalter eingesetzt und es wird der konische Schaft 6 in den Aufnahmekonus 2 eingeführt, wobei die Spannbacken 36 mit ihren Vorsprüngen 37 in die Ebene der Ringnut 9 gelangen. Durch Anlage der freien Stirnfläche der Spannbakken 36 an einer Schulterfläche der Ausdrehung 9 wird die Zughülse 35 in Richtung auf den Kolben 17 verschoben, wobei das freie Ende des Spreizstabes 39 in den Bereich zwischen den Spannbacken 36 eindringt und diese nach außen spreizt. Ehe der konische Schaft 6 an dem Aufnahmekonus 2 satt zur Anlage kommt, befindet sich die Ringnut 44 wieder etwa in der Ebene der Ausdrehung 30, worauf bei Abschalten des Drucks des Druckmediums die Tellerfede' 28 den Kupplungsring 29 in Richtung auf den Zylinder 15 bewegen, wodurch die Kugeln 33 durch Anlage an dem Innenkonus 31 radial nach innen bewegt werden, bis sie an der Flanke 45 anliegen. In dieser Endlage der Zugstange 34,35 liegt die Stirnfläche des Bolzens 34 an dem Schaltstift 46 anA new tool holder is then inserted and the conical shaft 6 is inserted into the receiving cone 2 introduced, the clamping jaws 36 with their projections 37 reaching the plane of the annular groove 9. By placing the free end face of the clamping jaws 36 on a shoulder face of the recess 9 the tension sleeve 35 moved in the direction of the piston 17, the free end of the spreader rod 39 in the Penetrates the area between the clamping jaws 36 and spreads them outwards. Before the conical shaft 6 on the receiving cone 2 comes close to the plant, the annular groove 44 is again approximately in the plane of the recess 30, whereupon when the pressure of the pressure medium is switched off, the plate spring '28 removes the coupling ring 29 move in the direction of the cylinder 15, whereby the balls 33 come into contact with the inner cone 31 are moved radially inward until they rest against the flank 45. In this end position of the pull rod 34,35 lies the end face of the bolt 34 on the switching pin 46

bo und bewegt diesen gegen den Stößel 22 des Schaltgliedcs 21, das dadurch betätig! wird. Der Schaltstift 46 kann so bemessen sein, daß er das Schaltglied 21 dann schaltet, wenn sich die Flanke 45 etwa im Bereich der Ausdrehung 30 befindet. Dabei schaltet das Schaltglied 21 die Druckmittelzufuhr zur Anschlußbohrung 47 ab, worauf selbsttätig die Kugelkupplung eingekuppelt und der Spannvorgang durch die Tellerfedern 28 beendet wird, wobei der konische Schaft 6 satt an dem Aufiiah-bo and moves it against the plunger 22 of the switching element 21 that press by! will. The switching pin 46 can be dimensioned so that it then the switching element 21 switches when the edge 45 is approximately in the area of Turning 30 is located. The switching element 21 switches off the pressure medium supply to the connection bore 47, whereupon the ball coupling is automatically engaged and the tensioning process by the disc springs 28 is ended is, the conical shaft 6 full of the Aufiiah-

mekonus 2 zur Anlage kommt. Es kann aber auch die Länge des Schaltstiftes 46 so bemessen sein, daß das Schaltglied 21 erst bei Erreichen dieser Endstellung geschaltet wird. Das Schaltglied 21 dient dann dazu, das Erreichen der Spannendlage zu signalisieren und/oder dazu, eine Sperrung des Spindelantriebes aufzuheben.mekonus 2 comes to the plant. However, the length of the switching pin 46 can also be dimensioned so that the switching element 21 is only switched when this end position is reached. The switching element 21 then serves to signal that the clamping end position has been reached and / or to cancel a blocking of the spindle drive.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform sind die gegenüber Fig. 1 unverändert gebliebenen Teile mit denselben Bezugszeichen versehen. Einander in ihrer Funktion entsprechende, jedoch anders gestaltete Teile sind mit einem um eine vorgesetzte 1 veränderten Bezugszeichen versehen. Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform, die für Werkzeugmaschinen mit axial beweglicher Pinole vorgesehen ist, ist die ganze Anordnung unmittelbar auf die nicht dargestellte Spindel moniiert. Dazu ist die Kuppiungshülse 125 mit einem Gewindeansatz versehen, der in eine Gewindebohrung der Spindel eingedreht wird, bis die Spindelstirnfläche an einem Bund'51 der Kupplungshülse 125 zur Anlage kommt. Die Anordnung ist von einem zylindrischen Gehäuse 111 umschlossen, das an seiner der Spindel zugewandten Stirnfläche mit einem aufgeschraubten Deckel 52 abgeschlossen ist. An dem Deckel 52 stützt sich ein Axialkugellager 53 ab, das andererseits an einem Bund 127 der Kupplungshülse 125 anliegt. An der gegenüberliegenden Seite des Bundes 127 liegen die TeHerfedern 28 an. In dem zylindrischen Gehäuse 111 ist ein Ring-Stufenkolben 54 geführt, der mit einer Stirnfläche 55 an dem Kupplungsring 129 anliegt. Die Druckmittelzufuhr erfolgt über eine Anschlußbohrung 147 an der dem Dekkel 52 abgewandten Stirnseite. Der Druck des Druckmediums wirkt dabei auf eine Ringfläche des Stufenkolbens 54, der durch eine die TeHerfedern 28 umgebende Schraubendruckfeder 56 bei fehlendem Druckmedium in seiner einen Endlage gehalten ist, in der die Schulter 55 nicht an dem Kupplungsring 129 anliegt. Die Schraubendruckfeder stützt sich hierzu mit ihrem anderen Ende an dem Deckel 52 radial außerhalb des Axialkugellagers 53 ab. An der dem Band 51 abgewandten Stirnfläche der Kupplungshülse 125 liegt ein Stützring 57 an, der über ein Axialkugellager 58 gegen den dem Deckel 52 gegenüberliegenden Boden des Gehäuses 111 abgestützt ist. Dieser Boden ist zentral durchbohrt und es ist durch diese Bohrung ein Schaltstiftfortsatz 146 nach außen geführt, der an der Stirnfläche des Bolzens 34 befestigt ist.In the case of the in FIG. 2, the parts that have remained unchanged compared to FIG. 1 are provided with the same reference numerals. Parts that correspond to one another in terms of their function, but have a different design, are provided with a reference number changed by a prefixed 1. In the case of the in FIG. 2, which is intended for machine tools with axially movable quill, the entire arrangement is mounted directly on the spindle, not shown. For this purpose, the coupling sleeve 125 is provided with a threaded shoulder which is screwed into a threaded hole in the spindle until the spindle face comes to rest on a collar 51 of the coupling sleeve 125 . The arrangement is enclosed by a cylindrical housing 111 which is closed on its end face facing the spindle with a screwed-on cover 52. An axial ball bearing 53 is supported on the cover 52 and on the other hand rests against a collar 127 of the coupling sleeve 125 . On the opposite side of the collar 127 , the teher springs 28 rest. An annular stepped piston 54 is guided in the cylindrical housing 111 , the end face 55 of which rests against the coupling ring 129. The pressure medium is supplied via a connection bore 147 on the end face facing away from the cover 52. The pressure of the pressure medium acts on an annular surface of the stepped piston 54, which is held in its one end position by a helical compression spring 56 surrounding the TeHer springs 28 when there is no pressure medium, in which the shoulder 55 does not rest against the coupling ring 129 . For this purpose, the helical compression spring is supported with its other end on the cover 52 radially outside of the axial ball bearing 53. A support ring 57 rests on the end face of the coupling sleeve 125 facing away from the band 51 and is supported via an axial ball bearing 58 against the bottom of the housing 111 opposite the cover 52. This base is drilled through centrally and a switching pin extension 146 is guided to the outside through this hole and is fastened to the end face of the bolt 34.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist ebenso wie die der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung.The mode of operation of the arrangement is the same as that in FIG. 1 shown device.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform der Kugelkupplung sind die radialen Bohrungen 32 in dem den TeHerfedern 28 abgewandten Bereich mit einer Anschragung 48 versehen. Der innenkonus 3i des Kupplungsringes 29 ist dabei abgesetzt und weist einen Konus 3Γ auf, der den erwähnten Winkel von etwa 15° zur Längsachse der Anordnung einschließt Bei der in Fig.3 dargestellten Modifizierung schließt an den Innenkonus 3Γ ein weiterer, sich bis zum Grund der Ausdrehung 30 erstreckender Innenkonus 31" an, der einen Konuswinkel von etwa 90° und damit einen Winkel von etwa 45" zur Längsachse aufweist Die Anschrägung 48 (>o schließt einen Winkel von etwa 60° zur Längsachse der Anordnung ein, so daß die Flächen der Anschrägung 48 und des Innenkonus 31" miteinander einen Winkel von etwa 15° einschließen, der gemäß der nachfolgenden Schilderung auch etwas größer oder kleiner sein kann.In the case of the in FIG. In the embodiment of the ball coupling shown in FIG. 3, the radial bores 32 are provided with a bevel 48 in the area facing away from the spring springs 28. The inner cone 3i of the coupling ring 29 is offset and has a cone 3Γ, which includes the mentioned angle of about 15 ° to the longitudinal axis of the arrangement Turning 30 extending inner cone 31 ", which has a cone angle of about 90 ° and thus an angle of about 45" to the longitudinal axis The bevel 48 and the inner cone 31 ″ enclose an angle of approximately 15 ° with one another, which, according to the description below, can also be somewhat larger or smaller.

Die in Fig.3 dargestellte Ausführung der Kugelkupplung eignet sich besonders dann, wenn, beispielsweise aus Raummangel bei nachträglichem Einbau oder auch aus Kostengründen, kein Schaltglied 21 vorhanden ist. In diesen Fällen muß beim Werkzeugwechsel das Lösen der Kugelkupplung durch Spannen der Tellerfedern 28 manuell ausgelöst oder vorgenommen werden. Eine manuelle Auslösung bedeutet, daß ein der Anschlußbohrung 47 für Druckmedium vorgeschaltetes Ventil oder Magnetventil manuell betätigt wird. Dabei muß entweder ein Ventil mit Selbsthaltung verwendet werden oder es muß das Ventil manuell ständig in geöffneter Lage gehalten werden, um die Tellerfedern-28 zu spannen. Wird nämlich der Druck von dem Kolben 17 genommen, dann pressen die TeHerfedern über den Innenkonus 31 (mit der Neigung gemäß der Fläche 31')die Kugeln 33 so fest gegen den Bolzen 34, daß dieser zum Festziehen eines Werkzeuges nicht in axialer Richtung soweit bewegi werden kann, daß die Kugein 33 in die Ringnut 44 einfallen. Dasselbe gilt auch dann, wenn statt einer pneumatischen oder hydraulischen Betätigung eine mechanische Betätigung vorgesehen ist, beispielsweise über einen Exzenter oder den Pinolenvorschub. Der Benutzer ist in diesem Fall gezwungen, zum Einsetzen des Werkzeuges die mechanische Vorspannung aufrecht zu erhalten, um den Bolzen 34 in axialer Richtung verschieben zu können, der bei auf den Kupplungsring 29 wirkenden Tellerfedern 28 durch die Kugeln 33 festgeklemmt ist.The embodiment of the ball coupling shown in FIG. 3 is particularly suitable when, for example, due to a lack of space for subsequent installation or for reasons of cost, no switching element 21 is present. In these cases, when the tool is changed, the ball coupling must be released or carried out manually by tensioning the disc springs 28. A manual release means that a valve or solenoid valve connected upstream of the connection bore 47 for pressure medium is operated manually. Either a self-locking valve must be used or the valve must be kept in the open position manually in order to tension the disc springs 28. If the pressure is removed from the piston 17, then the TeHerfedern press the balls 33 so tightly against the bolt 34 via the inner cone 31 (with the inclination according to the surface 31 ') that it does not move in the axial direction to tighten a tool it can be that the balls 33 fall into the annular groove 44. The same also applies if, instead of pneumatic or hydraulic actuation, mechanical actuation is provided, for example via an eccentric or the quill feed. In this case, the user is forced to maintain the mechanical preload to insert the tool in order to be able to move the bolt 34 in the axial direction, which is clamped by the balls 33 when the disc springs 28 acting on the coupling ring 29.

Ist jedoch zusätzlich die Anschrägung 48 vorgesehen und geht der Innenkonus 31 in den einen stumpferen Konuswinkel aufweisenden Konus 31" über, so beträgt bei einem resultierenden Winkel von ca. 15° zwischen den Flächen 48 und 31' die von den Kugeln 33 auf den Bolzen 34 übertragene Kraft auch dann nur einige N, wenn die TeHerfedern 28 ihre volle Kraft auf den Kupplungsring 29 und damit auf die Kugeln 33 übertragen. Durch Wahl des Winkels zwischen den Flächen 48 und 3Γ kann diese resultierende Kraft in gewünschter Weise eingestellt werden. Der Innenkonus 31" sowie die Anschrägung 48 wirken sich nur bei der in F i g. 3 dargestellten, ausgerückten Lage der Kugelkupplung aus, weil bei gespanntem Werkzeug die Kugeln 33 in die Ringnut 44 eingefallen sind und dann allein der Innenkonus 31' und die Fläche 45 für die von den TeHerfedern 28 über den Kupplungsring 29 und die Kugeln 33 auf den Bolzen 34 übertragene Kraft maßgebend sind.However, if the bevel 48 is also provided and the inner cone 31 merges into the cone 31 ″, which has a more obtuse cone angle, then at a resulting angle of approx The transmitted force is only a few N when the TeHer springs 28 transmit their full force to the coupling ring 29 and thus to the balls 33. By selecting the angle between the surfaces 48 and 3Γ, this resulting force can be adjusted as desired "and the bevel 48 only have an effect in the case of the one shown in FIG. 3 from the disengaged position of the ball coupling shown, because when the tool is clamped the balls 33 collapsed into the annular groove 44 and then only the inner cone 31 'and the surface 45 for the spring springs 28 via the coupling ring 29 and the balls 33 on the bolt 34 transmitted force are decisive.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Cutting device for a hollow spindle of a machine tool, in particular a milling machine, provided with a conical receiving bore, for the rapid loosening and clamping of tools or tool holders with a conical shank, which has a groove on the end of the shank facing away from the tool, into the radially movable one the locking elements engage one in the spindle under spring force and by means of a piston-cylinder unit along verschiebba ^r s welt-and-pull unit, whereby a tool change clutch formed is "characterized overall is indicates that the welt-and-traction unit by a latchable fastener (25,29 , 30, 33,34,44) can be decoupled from the spring force

2. Schnellwechselseiv ^ rrichtung according to claim 1, characterized in that as a snap-in connecting element a group of radially movable balls (33) is provided, which in the engaged Position of a ring (29) with inner cone (31) through the tension springs (28) radially inwards in a groove (44) of a pull rod (34,35) are printed.

3. Quick change device according to claim 2, characterized in that the groove (44) of the pull rod (34,35) has a conical flank (45) opposite the inner cone (31) of the ring (29), and that the cone angle of the conical flank (45) is greater than the cone angle of the inner cone (31) of the ring (29).

4. Quick change device according to claim 3, characterized in that the cone angle of the Groove flank (45) about 80 ° to 100 ° and the cone angle of the inner cone (31) of the ring (29) about 20 ° to 40 °.

5. Quick change device according to one of the preceding claims, characterized in that that the lockable connecting element (25,29,30,33, 34, 44) is decoupled from the spring force by means of the piston-cylinder unit (15, 17).

6. Quick change device according to one of the preceding claims, characterized in that that the balls (33) of the coupling in radial ßbohrungen (32) one on the spindle (1) non-positively or positively attached sleeve (25) are performed.

7. Quick change device according to one of the preceding claims, characterized in that that the tension springs (28) surrounding a sleeve (25) are arranged on the one hand on the coupling ring (29) and on the other hand on a collar (27) of the sleeve (25).

8. Quick change device according to one of the preceding claims, characterized in that that the radial bores (32) with a bevel (48) facing away from the disc springs (28) Side are provided, and that in the area facing away from the disc springs (28) the inner cone (31) in a conical ring (31 ") with a more obtuse cone angle passes over, the surface of the inner cone (31 ") and the surface of the bevel (48) form an acute angle between about 10 ° and 20 ° with one another include, which opens towards the bolt (34). b5

The invention relates to a quick-change device for one with a conical receiving bore provided hollow spindle of a machine tool, in particular a milling machine, for quick release and clamping tools or tool holders having a tapered shank attached to the The end of the shaft facing away from the tool has an annular groove into the radially movable locking elements one in the spindle under spring force and by means of a piston-cylinder unit longitudinally displaceable bolt and pulling unit engage, whereby a tool change coupling is formed.

Such a quick-change device is known from BE-OS 8 20 666

In this known device, a sleeve with radial bores is provided, from which the balls emerge can when a running in the sleeve locking element is axially displaced and the balls by means of a the front end of the locking element forming cone pushes outwards the stepping outwards Balls engage in an annular groove in the tool holder and fix it axially, so that the conical tool holder can be pulled into the inner cone of the spindle by means of the sleeve. The locking element and the sleeve are individually actuated in the known device by means of separate pistons, so that the Locking element required a relatively long way regardless of the only required for the sleeve small path can be traversed. Although this well-known arrangement compared to even earlier known Arrangements with a single spring, the tension travel and the locking travel at the same time represented the advantage of a shorter overall length, the known device is still relative Complicated and unwieldy, because two different piston systems with preload springs one behind the other must be arranged, the total length of which should not be significantly less than that of previous springs, that tightened and locked at the same time.

Furthermore, from US-PS 35 83 280 a changing device of the type mentioned is known, in which the cone of the tool holder also has an annular groove into the balls of the device can intervene positively. The balls are in this known device of a The cage is held axially and is bounded radially by an axially displaceable sleeve. At from the tool holder With the sleeve pulled away, the balls get a radial play of a size that the removal of the tool holder allowed.

It is true that the cage with a tie rod attached to it are also independent in this known device arranged movably by the sleeve holding the balls, so that the functions of tensioning and locking of separate elements can be exercised, but are actuatable of the pull rod and the sleeve, in turn, two arranged one behind the other in the rear area of the spindle Piston systems required, whereby a coil spring, which is supported on the pull rod, forms the sleeve pushes into the closed position.

This known device therefore also has the disadvantage of a considerable axial space requirement and a relatively complex structure.

In contrast, the invention is based on the object of providing a quick-change device of the initially introduced mentioned type in such a way that with minimal axial space requirement a simpler as possible