DE2710092A1

DE2710092A1 - Schnelltrenn-werkzeugwechselvorrichtung

Info

Publication number: DE2710092A1
Application number: DE19772710092
Authority: DE
Inventors: Reinhold Grassl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-03-08
Filing date: 1977-03-08
Publication date: 1977-09-22
Also published as: DE2710092C2

Description

Schnelltrenn-Werkzeugwechselvorrichtung
----------------------------------------Die Erfindung betrifft eine Werkzeugwechselvorrichtung, etwa ein Werkzeug-Schnellwechselfutter, insbesondere eine Vorrichtung zum schnellen und bequemen Wechseln eines Werkzeughalters bei einer Fräsmaschine.
Die üblichen Vertikalfräsmaschinen weisen eine Zugstange auf, die an ihrem unteren Ende eine Futter- bzw. Spannhülse trägt, welche den Schaft eines Zerspanungswerkzeugs radial erfaßt. Dabei ist in der Spindel ein Außenkonus ausgebildet, der beim Zurückziehen der Zugstange die Spannhülse und den Werkzeugschaft zentriert (vgl. US-PS 3 651 739). Bisher wurde die Spannhülse entweder von Hand, durch Strömungsmitteldruck (gemäß US-PS 3 651 739 oder 3 678 801) oder bei einer ähnlichen Konstruktion durch mechanische Knlehebel-Arretiervorrichtungen (vgl. US-PS 1 871 463) betätigt.
Die bisher verwendeten Spannhülsen-Betätigungsvorrichtungen waren Jedoch entweder arbeits- und zeitaufwendig, wie die von Hand betätigbaren Vorrichtungen, teuer in der Fertigung, wie die 8 trömungimitte ldruckbetäti gten Vorrichtungen, oder aber für den vorgesehenen Verwendungszweck unzufriedenstellend, wie die Kniehebel-Arretiervorrichtungen. Die Erfindung zielt daher auf eine schnell arbeitende und wirtschaftliche Zugstangen-Betätigungsvorrichtung für eine Werkzeugmaschine ab.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer verbesserten Schnelltrenn-Werkzeugwechselvorrichtung, die kostengunstig herstellbar sowie sicher und schnell zu betätigen ist.
Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Maßnahmen und Merkmale gelöst.
Die erfindungsgemäße Werkzeugwechselvorrichtung kennzeichnet sich durch eine Zugstange, die am einen Ende einen Greifer und am anderen Ende einen Spanner aufweist, der beim vollen Zurückziehen der Fräserhohlwelle zum Auslösen der Zugstange ausgelöst wird, so daß sich der Greifer zur Freigabe eines Werkzeughalters öffnet. Der freigegebene Werkzeughalter kann dann durch einen neuen Werkzeughalter ersetzt werden, und die Hohlwelle kann vorgeschoben oder ausgefahren werden, um den Spanner zu betätigen, so daß dieser die Zugstange verspannt und dadurch den Greifer sich um den neuen Werkzeughalter herum schließen läßt.
In bevorzugter Ausführungsform besteht dbr Spanner aus einem Satz von Kniehebeln, die sich normalerweise axial zur Zugstange erstrecken und letztere in ihrer zurückgezogenen bzw.
Spannstellung halten und die zur Freigabe der Zugstange in ihre Ausfahrstellung teilweise abknickbar sind. Die Wechselvorrichtung kann auch eine Sicherheitseinrichtung enthalten, welche eine Klehebelauslösung bei sich drehender Spindel verhindert, wodurch ein unbeabsichtigtes Ausspannen des Werkzeughalters im Betrieb der Fräsmaschine verhindert wird.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 und 2 Vorderansichten einer Vertikalfräsmaschine mit einer Werkzeugwechselvorrichtung gemäß der Erfindung, bei welcher sich die Hohlwelle in der zurückgezogenen Stellung befindet und der Spanner in Fig. 1 wirksam und in Fig. 2 unwirksam ist, Fig. 3 und 4 in vergrößertem Maßstab gehaltene, teilweise weggebrochene Schnitte längs der Achse der bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 vorgesehenen Hohlwelle zur Veranschaulichung einer ersten Aus führungs form der Wechselvorrichtung in ihrer Spannstellung bzw.
ihrer Freigabestellung, Fig. 5 eine Fig, 3 ähnelnde Ansicht, bei welcher jedoch eine Sicherheitseinrichtung zur Verhinderung eines (ungewollten) Ausspannens des Werkzeugs vorgesehen ist0 Fig. 6 und 7 in vergrößertem Maßstab gehaltene Seitenansichten eines bei der Vorrichtung gemäß Fig0 3 vorgesehenen Greifers zur Darstellung eines Sperrschiebers in seiner betrieblichen bzw. seiner zurückgezogenen Stellung, Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie 8-8 in Fig. 6, Fig. 9 einen Teilschnitt längs der Linie 9-9 in Fig. 5, Fig. 10 einen Fig. 5 ähnelnden Teilschnitt zur Darstellung einer Handauslösung für die Sicherheitseinrichtung, Fig. llA bis 11E schematische Darstellungen einer bei der Vorrichtung gemäß den Fig. 1 bis 5 vorgesehenen Sicherheltseinrichtung 9 Fig. 12 eine Vorderansicht einer Vertikalfräsmaschine mit einer zweiten Ausführungsform der Werkzeugwechselvorrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 13 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des Spannerabschnitts der Vorrichtung gemäß Fig, 12, Fig. 14 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene perspektivische Darstellung der Glieder oder Lenker der bei der Vorrichtung gemäß Fig. 12 und 13 vorgesehenen Kniehebelsperre, Fig. 15 und 16 in vergrößertem Maßstab gehaltene, teilweise weggebrochene Schnitte längs der Achse der Hohlwelle bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 12 und 13, in denen die Werkzeugwechselvorrichtung in ihrer Spann- bzw. ihrer Freigabestellung dargestellt ist, Fig. 17 eine der Fig. 15 ähnelnde Ansicht, die jedoch eine Sicherheitseinrichtung zur Verhinderung eines Ausspannens des Werkzeugs zeigt, Fig. 18 und 19 in vergrößertem Maßstab gehaltene Seitenansichten eines bei der Vorrichtung gemäß Fig. 15 vorgesehenen Greifers, in denen ein Sperrschieber in seiner wirksamen bzw. seiner zurückgezogenen Stellung dargestellt ist, Fig. 20 einen Schnitt längs der Linie 20-20 in Fig. 19, Fig. 21 einen Schnitt längs der Linie 21-21 in Fig. 17, Fig. 22 einen Fig. 15 ähnelnden lotrechten Teilschnitt zur Veranschaulichung einer Sicherungs- oder Sperren richtung für die Sicherheitseinrichtung und Fig. 23 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Teilschnitt längs der Linie 23-23 in Fig. 22.
Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Ausführungsform der Erfindung umfaßt allgemein eine drehbare Hohlspindel 21 mit einer von dieser axial nach unten abgehenden Zugstange 23, die an ihrem unteren Ende einen konischen Greifer 25 zum selektiven Festhalten eines Werkzeughalters 31 trägt. Der Greifer 25 wird gegen den Werkzeughalter 31 geschlossen, indem die Zugstange 23 in der Spindel 21 nach oben zurückgezogen wird. Diese RUckziehbewegung wird durch einen allgemein mit 33 bezeichneten Spanner bewirkt, der bei der vollen Aufwärts-Einfahrbewegung der Spindel 21 selektiv betätigbar ist, um einen allgemein mit 35 bezeichneten Auslöser zu betätigen, welcher den Spanner 33 freigibt bzw. auslöst. Die selektive Betätigung des Spanners 33 erfolgt dann durch eine diesen umgebende Betätigungs-Manschette 37, welche den Spanner 33 bei der Abwärtsbewegung der Spindel 21 betätigt.
Gemäß Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Werkzeugwechselvorrich tung bei einer herkömmlichen Vertikalfräsmaschine in ein Gehäuse e 41 eingebaut. Gemäß den Fig. 1 und 5 ist bei derartigen Maschinen die Spindel 21 üblicherweise in einer lotrecht verschiebbaren Hohlwelle 44 (quill) geführt, und die Spindel trägt an ihrem unteren Ende eine nicht dargestellte Schlitzhülse in Form eines zylindrischen, hohlen Rohre mit drei nach unten weisenden und radial nach außen federnden Fingern, die um ihre unteren Enden herum mit einem Außenkonus versehen sind, welcher einem Innenkonus 151 in der Spindel komplementär angepaßt ist, wenn die Schlitz- oder Spannhülse in der Spindel hochgezogen wird und dadurch die HUlsenfinger zum Erfassen des nicht dargestellten zylindrischen Werkzeugschafts radial nach innen gedrUckt werden, Üblicherweise ist eine solche HUlse an einer nicht dargestellten Zugstange aufgehängt bzw.
angebracht, welche der Zugstange 23 ähnelt und die an ihrem unteren Ende mit einem Gewinde versehen ist, das in eine Gewindebohrung in der Spannhülse eingeschraubt ist, so daß bei der von Hand erfolgenden Drehung der Zugstange die Spannhülse in den Konus 151 hineingezogen und dadurch die Spannhülse gegen den zugeordneten Werkzeugschaft geschlossen wird.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die herkömmliche Zugstange und die Spannhülse durch die Zugstange 23 und den Greifer 25 ersetzt. Der Greifer 25 besitzt dabei die Form eines längsgeschlitzten Rohrs mit drei nach unten ragenden und radial nach außen federnd vorbelasteten Fingern.
Der übliche Werkzeugwechsel durch manuelles Drehen einer Zugstange zum Zurückziehen einer Spannhülse zum Schließen ihrer Finger gegen einen zylindrischen Werkzeugschaft ist mit dem Nachteil behaftet, daß der Werkzeugwechselvorgang selbst ziemlich mühsam und zeitraubend ist und dazu führt, daß jedes ausgewechselte Werkzeug mit seiner Schneidkante oder -fläche in einer anderen, nicht vorherbestimmbaren Axial- und Radialposition liegt, so daß bei jedem Werkzeugwechsel das Werkzeug in bezug auf das Werkstück neu eingestellt werden muß. Die Einstellzeit kann dabei typischerweise im Bereich von 5 - 6 min liegen.
Wie am besten aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, besteht der Greifer 25, dh, das eigentliche Spannfutter, aus einem Federstahlrohr, das von seinem unteren Ende aus axial geschlitzt ist und drei nach unten ragende, radial nach außen federnde Finger 47 bildet, die an den unteren Enden mit radial nach innen gerichteten Greiflippen 45 versehen sind. Die Finger 47 Llnd außerdem an ihren unteren Enden mit radial nach außen ragenden, konischen Schließflanschen 51 versehen, die gemäß Fig. 3 am unteren Ende 53 eines sie umgebenden rohrförmigen Schließers 55 angreifen, wenn der Greifer 25 selbst in Aufwärtsrichtung in den Schließer hineingezogen ist.
Gemäß Fig. 3 ist der Schließer 55 gegenüber dem Greifer 25 durch eine Schraubendruckfeder 63 nach oben vorbelastet, die sich zwischen einer im oberen Endabschnitt des Greifers ausgebildeten Schulter 65 und einem am oberen Ende des Schliessers 55 vorgesehenen, nach innen gezogenen Ringflansch 67 abstützt.
Gemäß Fig. 3 weist die Spindel 21 ein rohrförmiges Gehäuse 72 auf, das an seinem oberen Ende 70 eine kreisförmige bohrung aufweist, in welche eine nach unten ragende Ringschale 68 einer Stutzmanschette 69 teleskopartig eingesetzt ist, wobei auf letzterer eine Reihe von Tellerfedern 71 gestapelt ist, welche das untere Ende der Spanneranordnung 33 beaufschlagen.
Die Spanneranordnung 33 weist einen oberen und einen unteren Ring 73 bzw 75 auf, die durch Abstandsfedern 77 in Axialrichtung auseinandergedrängt werden und durch drei allgemein mit 79 bezeichnete Kniehebel-sperren, welche in gleichen Abständen von 120° um den Umfang des Spanners herum angeordnet sind, selektiv in ihrer axial voneinander entfernten Spannposition arretierbar sind. Die Kniehebelsperren bzw. -arretierungen 79 werden jeweils durch obere und untere Lenker 78 bzw. 80 gebildet, die an oberem bzw. unterem Ende mittels eines Schwenkzapfens 81 bzw. 83 am oberen bzw. unteren Ring 73 bzw. 75 angelenkt und an ihren einander benachbarten Enden mit Hilfe eines mittleren Schwenkzapfens 85 miteinander verbunden sind, der zur Gewährleistung einer Kipp- bzw. Kniehebelwirkung normalerweise radial einwärts von einer zwischen den Enden der Schwenkzapfen 81 und 83 gezogenen Linie liegt. Die unteren Kniehebelgelenke 80 weisen dabei an ihren oberen Enden halbkreisförmige Betätigungskurven bzw. -nocken 91 auf, die auf noch näher zu beschreibende Weise bei der Abwärtsbewegung der Spindel 21 an der Betätigungsmanschette 37 anstoßen.
Vom oberen Ende der Zugstange 23 erstreckt sich eine axial verlaufende Auslöserbohrung 95 nach unten, die im Bereich des Spanners 33 durch radial nach außen gerichtete Schubstiftbohrungen 97 geschnitten wird, welche ihrerseits auf die jeweiligen Kniehebelsperren 79 ausgerichtet sind. In der Bohrung 95 ist ein Ausrück- bzw. Auslöserstift 101 geführt, der an seinem unteren Ende eine konische Spitze 103 aufweist, welche selektiv an den radial gerichteten, konischen Innenenden von in den Bohrungen 97 geführten Schubelementen 105 anzugreifen vermag, um diese nach außen zu schieben, so daß sie die Kniehebelsperren 79 in deren Mitte beaufschlagen und zum Auslösen des Spanners 33 in eine Übermittenstellung nach außen drängen, Gemäß Fig. 3 ist der Auslöserstift 101 an seinem oberen Ende am blinden Ende bzw. Boden einer nach unten offenen, zentralen Blindbohrung 109 mit einer Kappe 107 befestigt, die teleskopartig über eine oberseitig offene, durch einen Anschluß 110 gebildete, zylindrische Hülse 111 aufgesetzt ist. Der Anschluß 110 weist eine Durchgangsbohrung 116 auf, die in ihrem mittleren Bereich einen vergrößerten Durchmesser besitzt und dadurch eine nach unten weisende Ringschulter 117 bildet, die auf dem oberen Ende der Zugstange 23 aufsitzt. Die Kappe 107 ist durch eine um den Auslöserstift 101 herumgelegte, sich zwischen dem oberen Ende der Zugstange und dem Boden der zentralen Blindbohrung 109 abstützende Schraubendruckfeder 112 in Aufwärtsrichtung vorbelastet. Die Kappe 107 ist gegen eine Drehung relativ zur Zugstange 23 durch einen Sperrstift 113 arretiert, der mit seinem unteren Ende in eine sich aufwärts öffnende Bohrung 115 im Anschluß 110 und mit seinem oberen Sunde in eine Bohrung 117 in der Kappe 107 eingesetzt ist, Die Kappe 107 ist in ihrer Außenseite mit einer sich radial auswärts öffnenden Bohrung 118 zur Erleichterung ihres Einbaus auf noch näher zu beschreibende Weise versehen, Gemäß den Fig. 3 und 4 ist eine hohlzylindrische Haube 121 zum Verschließen einer Bohrung 119 im Gehäuse 41 in axialer Ausrichtung über dem oberen Ende der Spindel 21 vorgesehen und mit einem Basisflansch 122 versehen, der am Maschinengehäuse 41 befestigt ist. In der oberen Stirnwand der Haube 121 ist eine durchgehende Gewindebohrung 123 ausgebildet, in die ein mit Außengewinde versehener Anschlagring 125 eingeschraubt ist, der zwei einander diametral gegenüberliegende Anschlagstifte 127 und 129 trägt, die von gegenüberliegenden Seiten her radial einwärts in den im Zentrum dieses Rings ausgebildeten Durchgang 131 hineinragen.
Die Haube 121 ist an ihrem unteren Ende innenseitig mit einer Gegenbohrung 120 zur Aufnahme der Betätigungsmanschette 37 versehen. Letztere weist an ihrer Innenseite eine aufwärtsgegerichtete, abgerundete I3etätigungsschulter auf, die auf noch näher zu beschreibende Weise mit den Kurvenflächen 91 der Kniehebelsperren 79 in berührung bringbar ist, und sich dann zu einer abwärts und radial einwärts geneigten Trichterform 126 verjüngt0 Ein mit seinem oberen Ende in den Durchgang 131 eingesetzter, hutförmiger, allgemein mit 135 bezeichneter Sicherheits-Schieber ist auf die in Fig. 11E gezeigte Weise normalerweise an den Stiften 127 und 129 aufgehängt. Gemäß den Fig, 9 und 11A bis 11E weist der Schieber 135 einen nach oben ragenden Schaft 141 auf, der an seinem unteren Ende einen vergrößerten Durchmesser besitzt und dadurch eine Basis- bzw. Grundscheibe 143 bildet, an welcher die Kappe 107 (Fig 3) anliegt. Der Schaft 141 ist in seinen gegenüberliegenden Seitenflächen mit axial verlaufenden Auskehlungen bzw. Nuten 148 versehen, die an ihren oberen Enden in halbkreisförmigen Bögen 145 auslaufen.
Zentral zwischen den Nuten 148 sind axial verlaufende Rippen 147 vorgesehen, deren obere Enden stumpfe Endflächen 149 aufweisen, die sich auf noch näher zu erläuternde Weise gegen die Anschlagstifte 127 und 129 anzulegen vermögen.
Gemäß den Fig. 3 und 4 sind vorzugsweise jeweils getrennte Werkzeughalter 31 für jedes bei einem bestimmten Arbeitsgang einzusetzende Werkzeug vorgesehen, so daß die Werkzeuge selbst im voraus in den Werkzeughaltern eingespannt werden können und im Arbeitsverlauf für den schnellen Werkzeugwechsel bereit stehen, so daß bei den einzelnen Werkzeugwechselvorgängen erhebliche Zeiteinsparungen erzielt werden. Der starr bzw. steif ausgebildete Werkzeughalter 31 ist mit einem Zentrierkonas 153 versehen, der von einem komplementären Innenkonus 151 der Spindel aufgenommen wird. Das Spindelgehäuse ist mit einer Bohrung versehen, die vom Konus 151 nach oben führt und an einer passenden Stelle einen verkleinerten Durchmesser besitzt, so daß sie eine abwärts gerichtete Ringschulter 150 bildet, an die sich eine mittlere Außenschulter 156 des Schließers 155 anzulegen vermag. Die weiter aufwärts verlaufende Hohlwellen-Bohrung bildet an einer weiteren verengten Stelle eine abwärtsgerichtete Schulter 152, an die sich die Oberseite des Schließers 55 anlegt. Der Werkzeughalter 31 weist eine sich in Äxialrichtung nach unten öffnende Bohrung 155 sowie eine Stellschraube 157 auf> die in eine radiale Gewindebohrung 159 eingeschraubt ist und mit welcher ein Spannschaft 160 eines Werkzeugs im Werkzeughalter festgelegt werden kann. Der Halter weist an seinem oberen Ende einen sich aufwärts erstreckenden Schaft 161 auf, der an seinem oberen Ende mit einem erweiterten Spann- bzw. Montageflansch 163 versehen ist, den die Lippen 45 des Greifers 25 hintergreifen.
Ein besonders wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Werkzeugwechslers besteht in der Einfachheit und Schnelligkeit, mit welcher er in eine herkömmliche Vertikalfräsmaschine eingebaut werden kann, beispielsweise in eine unter der Bezeichnung Modell J von der Firma Bridgeport Mill Company, #ridgeport, Connecticut/USA, vertriebene Vertikalfräsmaschine. Ge-.äß den Fig. 1 und 2 weist eine derartige Vertikalfräsmaschine tiblioherweise einen drehbaren Zustellhebel 171 auf, der in die eine oder andere Richtung drehbar ist, um die Hohlwelle 44 gegenüber einer nicht dargestellten Werkstück nach oben oder unten zu bewegen.
Gemäß den Fig. 6 bis 8 weist der Schließer 55 in seiner Wand einen axial verlaufenden, sich nach außen öffnenden Schlitz 181 auf, der einen Schalt- bzw. Sperrschieber 183 lotrecht verschiebbar aufnimmt, Dieser Schieber 183 ist mit einer radial nach innen ragenden Nase 187 (Fig. 5) versehen, die durch einen in der Wand des Schließers 55 ausgebildeten Vertikalschlitz 189 (Fig. 5 und 6) in die Bahn einer Schraubendruckfeder 191 (Fig. 5) hineinragt, welche um den Mittelteil des Greifers 25 herumgelegt ist und diesen Schieber normalerweise abwärts in die Stellung gemäß Fig. 6 vorbelastet. In der gemäß Fig. 6 nach unten vorbelasteten Stellung greift das untere Ende dieses Schiebers 183 in eine sich nach oben öffnende Sperrnut 193 im oberen Ende eines Werkzeughalters 31 ein, um die Drehposition eines Fräsers oder dgl. relativ zur Spindel 21 festzulegen. Wenn beispielsweise ein Werkzeughalter 197 (Fig. 7) mit einem Werkzeug, bei dem die genaue Drehposition der Schneidkante od. dgl. für die genaue spanabhebende bearbeitung nicht von Bedeutung ist, in den Greifer 25 eingesetzt ist, legt sich die aufwärts weisende, stumpfe Schulter 199 des Werkzeughalters 197 an das untere Ende des Schalt-bzw. Sperrschiebers 183 an, so daß dieser Schieber 183 in seinem Schlitz 181 verschoben wird, wobei es nicht nötig ist, den Werkzeughalter zum Einrastenlassen des Schiebers zu verdrehen.
Gemäß den Fig. 3 und 4 ist der Greifer 25 an seinem oberen Ende mit einer durchgehenden, lotrechten Gewindebohrung mit einem Gewinde 59 versehen, das zur Aufnahme einer Stellschraube 203 in der Weise dient, daß diese Stellschraube aufwärts gegen das untere Ende der Zugstange 23 angezogen und somit der Greifer relatiçzur Zugstange gesichert werden kann.
Für Vertikalfräsmaschinen der Art gemäß Fig. 1 und 2 wird ein Werkzeugwechselsatz mit einer Haube 121, einer zusammengesetzten Anordnung aus der Zugstange 23, dem Spanner 33 und dem Auslöser 35 in Verbindung mit einer Reihe von Werkzeughaltern 31 vorgesehen, so daß diese Fräsmaschinen ohne weiteres für die Ermöglichung eines schnellen Werkzeugwechsels umgerüstet werden können.
Wenn der Werkzeugwechselsatz gemäß der Erfindung in eine Vertikalfräsmaschine eingebaut werden soll, kann die serienmäßig gelieferte, nicht dargestellte Zugstange von der nicht dargestellten Spannhülse abgeschraubt und in Axialrichtung nach oben aus dem Spindelgehäuse 68 herausgezogen werden. Sodann wird die Zugstange 23 des Satzes axial nach unten in das Spindelgehäuse 41 eingeführt, so daß das untere Ende der Stützmanschette 69 auf das obere Ende 70 (Fig. 4) des Spindelgehäuses (72) zu liegen kommt. Hierauf wird ein Werkzeughalter 51, in welchem der Schaft 160 eines Werkzeugs befestigt ist, in den Greifer 25 eingesetzt, und die Schließer- und Greiferanordnung wird von unten her in das untere Ende des Spindelgehäuses 72 eingesetzt, worauf das untere Ende der Zugstange in die mit dem Gewinde 59 versehene Gewindebohrung des Greifers 25 eingeschraubt wird. Das Drehen in Zugstange zum festen Verspannen der Greifer- und Schliel3eranordnurg an ihr kann dadurch erfolgen, daß ein Innensechskantschlüssel oddgle in die in der Kappe 107 (Fig. 4) vorgesehene Bohrung 108 eingesetzt wird. Sodann wird die Zugstange 23 in den Schließer 55 eingeschraubt, wobei sich die Spanner-Kniehebelsperren 79 in ihrer Spannstellung gemäß Fig. 3 befinden, so daß die Tellerfedern7? teilweise zusammengedrückt sind.
Ersichtlicherweise wird beim Hochziehen des Greifers 25 im Spindelgehäuae 69 das obere Ende des Schließers 55 an die Spindel-Schulter 152 herangezogen, wodurch die weiter Aufwärtsbewegung des Halters bzw. Schließers relativ zur Spindel begrenzt wird. Dies führt zu einer weiteren Drehung der Zugstange, durch welche der Greifer 25 innerhalb des Schließers 55 gegen die Kraft der Druckfeder 63 (Fig. 3 bis 5) teleskopartig nach oben gezogen wird, wobei das untere Ende dieses Greifers im Schließer weiter hochgezogen wird, so daß der Schließflansch 51 mit dem unteren Ende des Schließers in Berührung gelangt und die unteren Enden der Greiferfinger 47 radial nach innen gedrängt werden, um die nach innen gezogenen Lippen 45 der Finger 47 unter den Halterflansch 163 eingreifen zu lassen. Auf diese Weise wird dieser Flansch innerhalb des Greifers locker festgehalten. Es ist zu beachten, daß der Flansch 163 in der gemäß Fig. 3 voll geschlossenen Stellung des Greifers 25 in Radialrichtung ziemlich lose gehaltert ist, so daß eine begrenzte Radialbewegung dieses Flansches gegenüber der Achse der Spindel möglich ist. Auf diese Weise wird die Anpassung zwischen dem Spindel-Zentrierkonus 151 und dem Werkzeughalter-Zentrierkonus 153 (Fig. 3) zur Steuerung der Zentrierung des Werkzeughalters selbst ermöglicht.
Bei der Weiterdrehung der Zugstange 23 nach der gegenseitigen Anpassung zwischen den komplementären Zentrierkonen 151 und 153 wird der Spanner 33 gegen die Tellerfedern 71 weiter nach unten gezogen, und dieses Festziehen wird fortgesetzt, bis auf den Werkzeughalter 31 die gewünschte Aufwärtskraft einwirkt, um die genaue Zentrierung des im Werkzeughalter verspannten Werkzeugs zu gewährleisten. Vorzugsweise wird das Festziehen der Zugstange 23 fortgesetzt, bis auf den Werkzeughalter 31 bei in Sperrstellung befindlichem Spanner 33 eine aufwärts gerichtete Kraft von etwa 680 kg einwirkt. Zum Abschluß des Einbaus des Werkzeugwechselsatzes kann sodann die Spindel-Haube 121 am Gehäuse 41 befestigt werden.
Wenn anschließend die Hohlwelle 44 gemäß Fig. 1 bei sich nicht drehender Spindel 21 hochgefahren wird, wird dabei die Auslöserkappe 107 (Fig. 3) in Anlage an das untere Ende des Sicherheitsschiebers 135 nach oben werschoben, so daß dieser Sicherheitsschieber lotrecht aufwärts mitgenommen wird und dadurch die stumpfen Anlageflächen 149 (Fig. 11A) an den Enden der Rippen 147 mit den betreffenden Anschlagstiften 127 und 129 (Fig. 3) in Berührung gelangen, wodurch die weitere Aufwärtsbewegung dieses Sicherheitsschiebers 135 begrenzt wird. Hierdurch wird die Aufwärtsverschiebung der Auslöserkappe 107 beendet, während der Auslöserstift 101 bei der weiteren Aufwärtsverschiebung der Zugatange 23 relativ zu dieser axial nach unten gedrängt wird. Wenn sich die Zugstange 23 um den Auslöserstift 101 weiter nach oben bewegt, greift die Spitze 103 dieses Stifts zwischen die in Radialrichtung inneren Enden der Schubstifte 105 ein, wodurch diese gemäß Fig. 4 radial nach außen gedrängt werden, um an den Mittelbereichen der Kniehebelaperren 79 anzugreifen und deren zentrale Schwenkpunkte bzw. -zapfen 85 radial nach außen ih ihre Übermittenstellung zu drängen~ Hierdurch werden der obere und der untere Spannerring 73 bzw. 75 gegen die Vorbelastungskraft der Tellerfedern 71 in Axialrichtung geringfUgig weiter auseinandergedrängt, während die Kniehebelsperren 79 nach dem Durchlauf durch diese Übermittensteflung unter der Kraft der Tellerfedern 71 in dei durch die Abstands federn 77 ermaglichten Ausmaß leicht zusammenklappen, wobei die Ringe 73 und 75 durch die Abstandsfedern 77 weiterhin in Axialrichtung auf Abstand voneinander gehalten werden. Aufgrund dieses teilweisen Zusammenklappens der Kniehebelsperren 79 in die Position gemäß Fig. 4 kann sich der obere Spannerring 73 relativ zum Spindelgehäuse 41 nach unten bewegen und dabei die Zugstange 23 ein kurzes Stück nach unten mitnehmen, so daß sich diese durch den unteren Spannerring 75 hindurch nach unten verschiebt und somit der Greifer 25 durch die Vorbelastungsfeder 67 relativ zum Schließer 55 nach unten gedrückt werden kann. Hierbei wird der Schließflansch 51 nach unten mitgenommen, so daß er vom unteren Ende des Schließers 55 freikommt und dadurch die unteren Enden der Finger 47 freigegeben werden, um sich unter ihrer Eigenfe derspannung radial nach außen aufzuspreizen, Dabei bewegen sich die Haltelippen 45 unter dem Halteflansch 163 heraus, so daß der Werkzeughalter 31 freigegeben wird und herausgenommen und durch einen anderen Werkzeughalter ersetzt werden kann.
Bei der dargestellten Ausführungsform treibt die Schließer feder 63 den Greifer 25 beim Auslösen der Spanner-Kniehebelsperren 79 in einer ziemlich plötzlichen Bewegung nach unten, so daß sich dabei die Schließflansche 51 vom Schließer 55 wegbewegen und gleichzeitig die in Axialrichtung unteren Enden der Finger 47 an der nach oben gerichteten Schulter 164 des Werkzeughalters anschlagen, so daß der Werkzeughalter einen Schlag erhält und dadurch aus dem Zentrierkonus 151 im Spindelgehäuse 41 herausgetrieben wird. Auf diese Weise wird eine etwaige Verklemmung des Werkzeughalters, die aufgrund der engen Passung zwischen den Zentrierkonen 151 und 153 aufgetreten sein könnte, beseitigt.
Isei ausgebautem Werkzeughalter 31 hat die Bedienungsperson Zugang zum unteren Ende der Spindel 21, so daß sie einen Innensechskantschlüssel od.dgl. Werkzeug in die Sechskantbohrung der Stellschraube 203 einführen und diese nach oben einschrauben kann, bis ihr oberes Ende am unteren Ende der Zugstange 23 anstößt. Auf diese Weise werden Greifer 25 und Zugstange 23 gegen eine relative Drehbewegung und folglich auch gegen eine relative Axialbewegung gegeneinander gesichert.
Sodann kann ein anderer, die gleiche Konstruktion wie der Werkzeughalter 31 besitzender Werkzeughalter, beispielsweise der Halter 197 gemäß Fig. 7litt einem für einen bestimmten Arbeitsgang vorgesehenen Werkzeug ausgewählt werden. Dieser Halter wird sodann von unten her in das untere Ende der Spindel eingesetzt, um den Halteflansch 163 hinter die Haltelippen 45 eingreifen zu lassen. Danach wird der Zis tellhebel 171 (Fig. 1)gedreht, um die Hohlwelle 44 und die Spindel 21 gegenüber der Betätigungsmanschette 37 (Fig. 4) nach unten auszufahren. Bei der Abwärtsbewegung der Spindel 21 und der nach unten ragenden Zugstange 23 kommen die Kurvenflächen 91 der unteren Kniehebelgelenke 80 (Fig. 4) in Berührung litt der abgerundeten Schulter 124 an der Manschette 37, wodurch auf die mittleren Schwenkpunkte bzw. -zapfen 85 eine radial einwärts gerichtete Kraft ausgeübt wird und dadurch die betreffenden Enden der Kniehebelgelenke 78 und 80 radial nach innen getrieben werden. Ersichtlicherweise wird bei dieser Abwärtsbewegung der Zugstange 23 die Auslöserkappe 107 vom Sicherheitsschieber 135 wegbewegt, so daß die RUckstell-Schraubenfeder 112 die Auslöserkappe 107 anheben und damit den Auslöserstift 101 nach oben von den in Radialrichtung inneren Enden der Schubstifte 105 wegbewegen kann. Infolgedessen können diese Schubstifte 105 radial nach innen geschoben werden, während sich die Verschiebung der einander benachbarten Enden der Kniehebellenker bzw. -gelenke 78 und 80 durch den Trichterteil 126 (Fig 4) fortsetzt, wodurch diese einander benachbarten Enden der Kniehebelgelenke durch ihre Übermittenstellung radial nach innen in Anlage an die Fläche der Zugstange 23 herangedrückt werden.(vgl. Fig. 3). Bei dieser Bewegung der Kniehebelgelenke 78 und 80 wird der obere Spannerring 73 relativ zum unteren Ring 75 nach oben getrieben, so daß die Zugstange 23 gegenüber dem Spindelgehäuse 41 nach oben gezogen und dadurch der Greifer 25 in den Schließer 55 hineingezogen wird. Der Greifer 25 ist auf diese Weise gegen den Halteflanech 163 geschlossen, so daß bei der weiteren Aufwärtsbewegung der Zugstange 23 der neue Werkzeughalter 197 unter dem Einfluß der gesamten Kraft von 680 kg, die durch die Tellerfedern 71 geliefert wird, nach oben in das untere Ende des Spindelgehäuses 41 hineingezogen wird. Auf diese Weise wird der neue Werkzeughalter 197 in der Spindel zentriert, wobei eine zwangsläufige Axial- und Radialausrichtung dieses Werkzeughalters gegenüber der Spindel und folglich eine genaue Axial- und Radialausrichtung der Schneidkante bzw.
-fläche gegenüber dem Werkzeughalter gewährleistet werden.
Die Vertikalfräsmaschine kann dann auf übliche Weise betrieben werden. Wenn die Bedienungsperson die Hohlwelle 44 und die Spindel 21 nach oben zurückfährt, wobei die Zugstangen-Kappe 107 mit dem Sicherheitsschieber 135 in Berührung gelangt, wird bei sich drehender Spindel 21 ersichtlicherweise dieser Sicherheitsschieber in Drehung versetzt, wodurch ein Auslösen des Spanners 33 vermieden wird. Dies beruht darauf, daß der Sicherheitaschieber 135 normalerweise in den halbkreisförmigen Bögen 145 gemäß Fig. 11 auf den Anschlagstiften 127 und 129 hängt, so daß die Rippen 147 in eine axial unter den Anschlagstiften auf letztere ausgerichtete Stellung gelangen. Wenn der Schieber 135 jedoch gemäß Fig. 11 durch die von der in Vorwärts richtung drehenden Spindel 21 getragene Kappe 107 berührt wird, hebt diese Kappe 107 den Sicherheitssohieber von den Stiften 127 und 129 ab, wobei der Schieber 135 bei der Weiterdrehung der Kappe ebenfalls verdreht und hierdurch die Rippe 147 nach links bewegt wird, so daß die Seitenflanken der Nuten 148 mit den betreffenden Anschlagstiften 127 und 129 in Berührung gelangen. Infolgedessen kommen die oberen Enden 149 dieser Rippen 147 von den Anschlagstiften 127 und 129 frei, so daß der Schieber 135 seine Aufwärtsbewegung zusammen mit der Spindel in die Position gemäß Fig. 5 und 2 fOrtsetzen kann, wodurch die Entsteh-ung einer Gegenwirkkraft durch Betätigung des Spanners 33 vermieden wird. Ersichtlicherweise wird das gleiche Sicherheitsmerkmal auch dann gewährleistet, wenn sich die Spindel 21 gemäß Fig. 11D in Gegenrichtung dreht.
Gemäß Fig. 10 läßt sich weitere Sicherheit gegen ein ungewolltes Auslösen der Werkzeughalter 31 und 197 dadurch erreichen, daß der Sicherheitsschieber 135 aus einem ferromagnetischen Material hergestellt und ein mit Außengewinde versehener, zylindrischer Dauermagnet 225 vorgesehen wird, der in eine oberseitig offene Gewindebohrung 227 in einer mit Innen- und Außengewinde versehenen rohrförmigen Kappe 229 eingeschraubt ist, die ihrerseits in die Haubenbohrung 123 eingeschraubt ist. Die Anschlagstifte 127 und 129 werden zweckmäßig von der Kappe 229 getragen, so daß der Schieber 135 an ihnen zu hängen vermag.
Jedesmal dann, wenn die sich aufwärts bewegende Spindel 21 die Auslöserkappe 107 mit dem Sicherheitsschieber 135 in Berllhrung bringt und letzteren in Aufwärtsrichtung in das Magnetfeld des Magneten 225 mitnimmt, wird infolgedessen der Sicherheitsschieber vom Magneten festgehalten, auch wenn die Spindel 21 wieder nach unten ausgefahren wird. Die Freigabe des Sicherheitsschiebers erfolgt dabei nur dann, wenn die Bedienungsperson den Magneten 225 erfaßt und ihn von Hand nach oben herausdreht, so daß sein Magnetfeld aus dem Bereich des Schiebers 135 herausgelangt und somit der Schieber herabfallen kann, bis er wieder auf den Anschlagstiften 127 und 129 hängt.
In den Fig. 12 bis 23 ist eine abgewandelte bzw. zweite Ausftlhrungsform der Werkzeugwechselvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Diese Ausführungsform entspricht bezug lich ihrer grundSätzlichen Arbeitsweise und ihrer Funktion praktisch der zuerst beschriebenen A'usführungsform, und die Unterschiede liegen hauptsächlich in Konstruktion und Anordnung der die Vorrichtung bildenden mechanischen Elemente.
Diese Konstruktionsunterschiede bei der zweiten Ausführungsform gewährleisten ein leichteres Zusammensetzen der Vorrichtung selbst, so daß sich die Fertigungskosten für den Werkzeugwechselsatz erheblich reduzieren lassen.
Wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform, ist die Werkzeugwechselvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung wiederum für den Einbau in eine herkömmliche Vertikalfräsmaschine vorgesehen, wie sie in Fig0 12 bei 250 angedeutet ist. Diese Maschine weist ebenfalls eine Spindel 252 in einer lotrecht verschiebbaren Hohlwelle 254 auf, welche durch die Drehbewegung eines Griffs 256 steuerbar ist.
Wie im vorher beschriebenen Fall werden die üblicherweise vorgesehene Zugstange und die Spannhülse (nicht dargestellt) ausgebaut und durch eine Zugstange 258 sowie einen Greifer 260 (Fig. 16) ersetzt. Gemäß Fig. 15 vermag der Greifer 260 einen Werkzeughalter 262 zu erfassen und festzuhalten. Die Funktionen von Greifer 260 und Werkzeughalter 262 sind dieselben, wie vorher in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben. Wie insbesondere aus Fig. 16 hervorgeht, weist der Werkzeughalter 262 einen Zentrierkonus 264 auf, und die Spindel 21 ist mit einem komplementären Spindel-Zentrierkonus 266 versehen, wobei diese Konen bei gegenseitigem Eingriff die Ausrichtung und Arretierung eines in eine bohrung 270 des Werkzeughalters 262 eingesetzten Werkzeugschafts 268 bewirken, welcher durch eine Stellschraube 272 in der Bohrung festgehalten wird.
Gemäß den Fig. 15 und 16 besteht der Greifer 260 aus einem Federstahlrohr, das von seinem unteren Ende her axial geschlitzt ist und drei nach unten ragende, radial nach außen vorbelastete Finger 274 bildet, die an ihren unteren Enden mit radial nach innen ragenden Greiflippen 276 versehen sind.
Von den unteren Enden der Finger 274 ragen konisch ausgebildete Schließflansche 278 radial nach außen, die mit dem unteren Ende 280 eines sie umgebenden rohrförmigen Schließers 282 in Berührung gelangen, wenn der Greifer 260 nach oben in den Schließer zurückgezogen ist (vgl. Fig. 15).
Der Schließer 282 ist gegenüber dem Greifer 260 durch eine Schraubendruckfeder nach oben vorbelastet, die sich zwischen einer radial nach innen gezogenen Schulter 286 im Oberteil des Schließers und dem oberen Ende 288 einer am Greifer 260 befestigten Manschette 290 abstützt. Ein oberes Ende 292 des Schließers 282 liegt an einem in der Spindel 21 ausgebildeten, radial nach innen gerichteten Flansch 294 an. Wenn sich der Greifer 260 daher gemäß Fig. 16 in seiner vorgeschobenen bzw.
ausgefahrenen Stellung befindet, werden Greifer und Schließer 282 durch die Feder 284 auseinandergedrängt, um dadurch zu gewährleisten, daß die Finger 274 radial nach außen ausgespreizt werden.
Wie erwähnt, soll die erfindungsgemäße Werkzeugwechselvorrichtung die ursprüngliche Zugstangen- und Spannhülsenanordnung ersetzen. Da es hierbei wünschenswert ist, die Vorrichtung der üblicherweise vorgesehenen Spindel 21 so gut wie möglich anzupassen, weist der Greifer 260 gemäß der Erfindung in seinem unteren Bereich einanin Radialrichtung erweiterten Abschnitt 296 auf, welcher dem Abschnitt 298 mit in Radialrichtung erweitertem Durchmesser im Unterteil der bereits vorhandenen Spindel 21 angepaßt ist. Da jedoch Greifer 260 und Schließer 282 vergleichsweise lose in die Spindel 21 eingesetzt sein sollen, ist ein gewisses Spiel vorgesehen.
Die Arbeitsweise des Greifers 260 in bezug auf den Werkzeughalter 262 entspricht praktisch der vorher in Verbindung mit der ersten AusfUhrungsform der Erfindung beschriebenen Arbeitsweise. Die beiden Ausführungsformen unterscheiden sich jedoch in bestimmten Merkmalen. Der obere Abschnitt des Werkzeughalters 262 ist mit einem Anbau- bzw. Halteschaft 300 versehen, auf dem ein radial nach außen abstehender Halteflansch 302 einer solchen Größe angeordnet ist, daß er von den nach innen gerichteten Enden der Lippen 276 der Finger 274 freikommt, wenn diese Finger gemäß Fig. 16 radial ausgespreizt sind. Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung besitzt der Halteflansch 302 im Vergleich zur ersten Ausführungsform einen vergrößerten Durchmesser, und die Haltelippen 276 sind auf ähnliche Weise durch eine in den Inneuflächen der Finger 274 vorgesehene ringförmige Ausnehmung 304 diametral erweitert. Auf diese Weise sind die )3erührungsflächen zwischen Flansch 302 und Lippen 276 zur Gewährleistung größerer Haltekraft vergrößert.
Im Gebrauch wird der Werkzeughalter 262 in das offene untere Ende der Spindel 21 eingesetzt, und der Halteflansch 302 wird vor der gegenseitigen Berührung der Konusflächen 266 und 264 gemäß Fig. 16 in das untere Ende des Greifers 260 eingeführt.
Sodann wird der Greifer 260 auf die noch zu beschreibende Weise nach oben gezogen, so daß der konische Schließflansch 278 am unteren Ende 280 des Schließers 282 angreift und die Finger 274 radial nach innen verlagert werden, wobei sich die Lippen 276 um den Schaft 300 herum schließen und den Flansch 302 erfassen. Wie erwähnt, ist die dabei erzielte Halterung vergleichsweise locker, wobei durch diesen Kontakt lediglich die Ausübung einer Axialkraft ermöglicht wird, durch welche die Zentrierkonen 264 und 266 in gegenseitigen Eingriff gezogen werden.
Das obere Ende des Greifers 260 läuft in einer axialen Gewindebohrung 306 aus, in welche das mit Gewinde versehene untere Ende der Zugstange 258 eingeschraubt ist. Die Zugstange 258 ist in einer Spindelbohrung 308 über die Gesamtlänge der Spindel 21 hinweg axial verschiebbar. Die axiale Relativbewegung der Zugstange 258 gegenüber der Spindel 21 für die Betätigung des Greifern 260 wird zum Teil durch eine am oberen Ende der Spindel 21 montierte Spanneranordnung 310 geliefert. Diese Spanneranordnung weist einen oberen und einen unteren Ring 312 bzw. 314 auf, die durch drei um die Ringe 312 und 314 auf gleiche Abstände von 1200 verteilte Kniegelenksperren 316 auf Abstand voneinander gehalten werden. Zwischen die Kniehebelsperren 316 sind drei Abstandsstäbe 318 eingefügt, die in Bohrungen 320 im unteren Ring festgelegt und durch Bohrungen 322 im oberen Ring 312 verschiebbar sind.
Die Kniehebelsperren 316 sind jeweils durch obere omd untere Lenker bzw Gelenke 324 bzw. 326 gebildet, die an oberen und unteren Enden jeweils mittels eines Schwenkzapfens 328 bzw.
330 angelenkt und an ihren einander benachbarten Enden mittels entsprechender mittlerer Schwenkzapfen 332 miteinander verbunden sind. Wie vorher beschrieben, befinden sich die Kniehebeisperren in einem Sperrzustand, wenn der mittlere Schwenkzapfen 332 einwärts von einer die beiden Schwenkzapfen 328 und 330 miteinander verbindenden Linie liegt.
Die unteren Kniehebelgelenke 326 sind jeweils am oberen Ende mit einer halbkreisförmigen Betätigungskurve 334 versehen, die auf noch näher zu beschreibende Weise bei der Abwärtsbewegung der Spindel 21 mit einer Betätigungsmanschette 326 zusamengrelft. Die oberen Kniehebelgelenke 324 sind an ihrer radial nach innen gerichteten Seite mit einer Abwälz-bzw. Kurvenfläche 336 versehen, die aus Fig, 14 am besten ersichtlich ist. Diese Kurvenflächen 336 greifen in Schlitze 338 ein, die im oberen Ende der Zugstange 258 ausgebildet sind. Die mit den Kniehebelgelenken 324 und 326 in deren Sperrstellung in Berührung stehende Fläche der Zugstange 258 ist gemäß Fig. 13 bei 333 leicht abgeflacht, damit die Kniehebelsperren 316 möglichst wenig weit radial nach außen vorstehen.
Die Schlitze 338 stehen mit einer axial verlaufenden Entlastungs- bzw. Auslöserbohrung 340 in Verbindung, die sich von der Oberseite der Zugstange 328 aus über die Schlitze 338 hinaus erstreckt. In diese Bohrung 340 ist ein Auslöserstift 342 teleskopartig eingesetzt, der zentral in einem von der Innenseite einer Kappe 346 nach unten abstehenden Ansatz bzw. Anguß 344 montiert ist. Der Auslöserstift 342 trägt an seinem unteren Ende eine konische Spitze 348, die mit den Kurvenflächen 336 in Beruhrung bringbar ist, um die Kniehebelsperren 316 zum Auslösen des Spanners 310 nach außen in eine Ube rmittenste llung zu drängen.
Die im wesentlichen zylindrische und am oberen Ende 350 geschlossene Kappe 346 mit dem zentralen Anguß 344 weist eine zylindrische HUlse 352 auf, die über das obere Ende des oberen Rings 312 teleskopartig verschiebbar ist, wobei die Bewegung in Abwärtsrichtung dadurch begrenzt wird, daß das Ende 354 der HUlse an einer vom oberen Ring 312 radial nach außen abstehenden Schulter 356 anstößt, während die Aufwärtsbewegung durch Stifte 358 (Fig. 13) begrenzt wird, die vom oberen Ring 312 nach außen ragen und in in der Hülse der Kappe 356 ausgebildete Langlöcher 360 eingreifen. Die Kappe 346 wird normalerweise in ihrer oberen Stellung durch innere und äußere Schraubenfedern 362 bzw. 364 gehalten, die konzentrisch um den Anguß 344 herum zwischen einer Innenfläche 366 der Kappe 346 und einem ringförmigen Zwischenring bzw. -scheibe 368 auf der Oberseite 370 des oberen Rings 312 angeordnet sind.
Zwischen einer Unterseite 372 des unteren Rings 314 und einer Oberseite 374 der Spindel 21 ist ein Stütz- bzw. Tragring 376 angeordnet, der eine Reihe von auf iha aufgesetzten Tellerfedern 378 und einen an der Unterseite 372 des Rings 314 angreifenden Abstands ring 380 trägt. Der Tragring 376 weist eine ring- bzw. rohrförmige Hülse bzw. Stutzen 382 auf, die bzw. der sich in das oberseitige offene Ende der Spindel 2l erstreckt, um eine Axialfestlegung bzw. lilalausrichtung der Zugstange 258 in der Spindelbohrung 308 zu gewährleisten. Der Tragring 376 ist mittels eines Arretieretifts 384, der in einem längsverlaufenden Schlitz 386 in der Zugstange verschiebbar ist, zur ausschließlichen Axialverschiebung längs der Zugstange 258 mit dieser verkeilt. Gemäß Fig. 15 kann die an den Konusflächen 264 und 266 zwischen Spindel und Werkzeughalter 262 auftretende relative Axialkraft zwischen Zugstange 258 und Spindel 21 durch Änderung der Relativstellung des Trag rings 376 auf der Zugstange eingestellt werden, wenn Tragring und Spindel aneinander anliegen. Diese Kraft wird durch die Größe der relativen ZusammendrUckung der Tellerfedern 378 bestimmt, und sie kann dadurch eingestellt werden, daß die gesamte Spanneranordnung 310 und die Zugstange 258 auf die vorher in Verbindungmbt der ersten Ausführungsform der Erfindung beschriebene Weise in das obere Ende des Greifers 260 hineingedreht werden.
Wie ebenfalls vorher in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben, weist eine über die Spanneranordnung 310 aufgesetzte, hohlzylindrische Haube 386 an ihrer Anbaufläche einen radial nach außen abstehenden Basisflansch 388 auf, welcher einen Betätigungsring 390 aufnimmt und haltert, welcher seinerseits eine Kurvenfläche 392 und einen Trichterabschnitt 394 zur Steuerung der Kurvenflächen 334 der Kniehebelgelenke 316 zun Schließen und Sperren der Spanneranordnung bei der Abwärtsbewegung der Spindel 21 aufweist.
Die Haube 386 weist in ihrer Oberseite eine offene Gewinde bohrung 396 zur Aufnahme einer Sicherheitsschieberanordnung 398 auf. Diese Anordnung 398 weist eine Basis- bzw. Grundscheibe 402 auf, die flächig mit der Oberseite 350 der Kappe 346 in Berührung bringbar ist. Von der Basisscheibe 402 geht nach oben ein mit Auskehlungen versehener Schaft 404 ab, welcher in der zentralen Durchgangsbohrung 406 eines Gewindeeinsatzes 408 verschiebbar ist, in den zwei Anschlagstifte 410 radial eingesetzt sind, die bei 412 in die Bohrung 406 hinein vorstehen. Die Funktion der Anschlagstifte 410 und des mit Auskehlungen bzw. Nuten versehenen Schafts 404 entspricht der vorher in Verbindung mit den Fig. 1 1A bis 11E beschriebenen Arbeitsweise.
Bei dieser abgewandelten AusfUhz'mgsform ist der Schieber 400 in Abwärtsrichtung durch eine Schraubendruckfeder 414 vorbelastet, die sich zwischen einer Oberseite 416 des Schafts 404 und einem Bindende 418 einer Verschlußkappe 420 abstUtzt.
Sowohl die Verschlußkappe 420 als auch der Einsatz 408 sind mit Hilfe je einer Stellschraube 422 bzw. 424 in ihrer Lage gesichert.
Wenn die Spindel 21 und die Spanneranordnung 310 gemäß Fig.16 bochgefahren werden, greift die Oberseite 350 der Kappe 346 an der Unterseite der Basisscheibe 402 an, wobei die Kappe, vorausgesetzt, daß sich die Spindel nicht dreht, angehalten wird und sich der Auslöserstift 342 durch die entsprechende Bohrung 340 in Berührung mit den Kurvenflächen 336 der Kniehebelgelenke 316 bewegt. Dabei verschieben sich die Stäbe 318 durch die Bohrungen 322 des oberen Rings 338, um nach oben gegen den Zwischenring 368 anzudrücken und dadurch die beiden Schraubenfedern 362 und 364 zusamienzudrücken, bis der Zwischenring an einer Innenschulter 365 in der Kappe anstößt.
Wenn sich die Spindel jedoch dreht, wird die Sicherheitsschieberanordnung 398 auf die in Verbindung mit Fig. 11A bis 11E beschriebene Weise verdreht, wodurch diese Sicherheitsschieberanordnung nach oben gedrückt wird, so daß der Auslöserstift 342, wie in Fig. 17 dargestellt, nicht an den Kurvenflächen 336 der Kniehebelgelenke 332 angreift.
Wenn sich die Spindel dreht, sollte vorzugsweise ein Auslösen der Spanneranordnung 310 auch dann verhindert werden, wenn die Spindel in die Freigabe bzw. Auslösestellung hochgefahren wird. Zu diesem Zweck ist eine Auslöser-Sperreinrichtung 426 vorgesehen. Gemäß Fig. 23 weist diese Einrichtung einen Sperr-bzw. Raststift 428 auf, der in einer Bohrung 430 geführt ist, welche eine mit Außengewinde versehene Trägerschraube 432 axial durchsetzt. Eine Druckfeder 434 übt eine Kraft auf ein mit Flansch versehenes Innenende 436 des Raststift 428 aus, wobei die Feder in einermit Innengewinde versehenen Bohrung sitzt und durch eine am Ende der Bohrung 438 vorgesehene Stell-bzw. Madenschraube 440 festgehalten wird. Die Sperreinrichtung 426 ist in eine die Seite der Haube 386 durchsetzende, radial verlaufende Gewindebohrung 442 eingeschraubt. Eine Eins te 11-manschette 444 ist mittels einer Stellachraube 446 auf der Trägerschraube 432 festgelegt. Die Einrichtung 426 wird so weit in die Haube 386 hineingeschraubt, bis sich der Raststift 428 in einer solchen Radialsteflung befindet, daß eine an der Basis 402 des Schiebers 400 vorgesehene Schrägfläche 448 bei der Aufwärtsbewegung der Basisplatte mit dem Raststift in Berührung gelangt und diesen eindrückt. Wenn sich die Basisplatte 402 weit genug nach oben bewegt, kann der Raststift 428 in eine Sperrstellung einschnappen, in welcher er den Schieber 404 gemäß Fig. 22 in einer oberen Stellung hält.
Wie erwähnt, gewährleistet die abgewandelte Ausführungsform der Erfindung zahlreiche Merkmale, welche den Zusammenbau bzw. die Montage des Werkzeugwechseleinbausatzes erleichtern.
Dies ist insbesondere für den Zusammenbau des Spanners gemäß Fig. 13 von großer Bedeutung. Ersichtlicherweise besteht die Spanneranordnung 310 aus einer Anzahl von Teilen, die sich vergleichsweise einfach nacheinander zusammensetzen lassen.
Beispielsweise wird die Zugstange 258 durch den unteren Ring 314 an den Kniehebelgelenken 316 vorbei und in den oberen Ring 312 eingeführt. Da die Zugstange 258 gegenüber dem oberen Ring 312 festgelegt werden soll, sind in Zugstange und oberem Ring zwei übereinstimmende Bohrungen 448 bzw. 450 vorgesehen, die miteinander in Flucht gebracht werden, worauf ein nicht dargestellter Arretierstift eingeführt wird. In einwandfrei gegeneinander arretierter Stellung müssen dann die Kurvenflächen 336 der Kniehebelgelenke 316 in bezug auf die Schlitze 338 in der Zugstange 258 genau ausgerichtet werden. Danach werden die Stäbe 318 lose in die nicht dargestellten, in den Ringen 314 und 312 ausgebildeten Bohrungen eingeführt. Der Zwischenring 368 wird danach zusammen mit den Schraubenfedern 362 und 364 auf die Oberseite der Anordnung aufgesetzt, und die Kappe 346 mit dem in die Anordnung eingeführten Auslöserstift 342 wird teleskopartig über den oberen Ring 312 aufgesetzt. Hierauf werden die Langlöcher 360 auf Ausrichtbohrungen entsprechend der Bohrung 450 ausgerichtet, wonach Stifte 358 zur Festlegung der Kappe 346 in ihrer Einbaulage eingesetzt werden. Auf diese Weise kann die gesamte Spanneranordnung 310 unter Verwendung nur einer begrenzten Zahl von Arretierstiften schnell und leicht zusammengesetzt werden.
Gemäß den Fig. 18, 19 und 20 ist in der Wand des Schließers 282 ein axial verlaufender, nach außen offener Schlitz 452 ausgebildet, der einen Sperrschieber 454 lotrecht verschiebbar aufnimmt. Der Sperrschieber 454 ist mit einer radial nach innen ragenden Nase 456 (Fig. 15, 16 und 17) versehen, die einen lotrechten Schlitz 458 in der Wand des Schließers 282 durchsetzt und in die Bahn einer Schraubendruckfeder 460 hineinragt, welche über den Mittelteil des Greifers 260 aufgesetzt ist und normalerweise den Sperrschieber nach unten in die Position gemäß Fig. 18 vorbelastet. Das untere Ende des Sperrschiebers 454 greift in eine sich nach oben öffnende Sperrnut 462 im oberen Ende eines Werkzeughalters 262 ein, um die Drehstellung eines Werkzeugs relativ zur Spindel 21 festzulegen. Wenn in den Greifer 260 ein Werkzeughalter 262 eingesetzt ist, dessen einwandfreie Arbeitsweise nicht von seiner genauen Drehstellung abhängig ist, stößt die nach oben weisende stumpfe Schulter des Werkzeughalters am unteren Ende des Sperrschiebers 454 an und drückt diesen in seinen Schlitz 452 zurück, so daß die Notwendigkeit für ein Verdrehen des Werkzeughalters zum Einrastenlassen des Sperrschiebers entfällt.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß mit der erfindungsgemäßen Werkzeugwechselvorrichtung ein wirtschaftliches und zweckmäßiges Mittel zur Umrüstung herkömmlicher Fräsmaschinen für die Ermöglichung eines schnellen Werkzeugwechselvorgangs geschaffen wird, wobei dieser Werkzeugwechsel in nur einem Bruchteil der bei den bisherigen Werkzeugwechslern erforderlichen Zeit durchführbar ist.
Selbstverständlich sind dem Fachmann verschiedene Änderungen und Abwandlungen der vorstehend offenbarten Ausführungsformen möglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird.
Zusuienfassend wird mit der Erfindung also eine Werkzeugwechselvorrichtung zur Erdglichung eines schnellen Wechsels eines Werkzeughalters bei einer Fräsmaschine geschaffen, wobei diese Vorrichtung eine Zugstange mit einem an ihrem einen Ende montierten Greifer aufweist, der einen an einem Werkzeughalter ausgebildeten Halteflansch derart erfaßt, daß bei der Zurück-bzw. Einfahrbewegung der Zugstange die Spannhülse gegen diesen Flansch geschlossen und ein am Werkzeughalter ausgebildeter Zentrierkonus in passende Übereinstimmung mit einem komplementären Konus gezogen wird, der im einen Ende der Fräsmaschinenspindel ausgebildet ist. Auf diese Weise wird der Werkzeughalter einwandfrei zentriert. Am anderen Ende der Zugstange ist ein Spanner mit Kniehebelgelenken vorgesehen, welche die Zugstange in ihrer zurückgezogenen Stellung halten und die bei der Aufwärts- bzw. Einfahrbewegung der Hohlwelle der Fräsmaschine so betätigbar sind, daß die Kniehebelsperre ausgelöst wird, um dadurch die Zugstange vorzuschieben bzw. auszufahren und den Werkzeughaxter aus dem Greifer auszurasten. Dieser Werkzeughalter kann dann ausgebaut und durch einen anderen Werkzeughalter ersetzt werden, wobei die Kniehebelgelenke beim Ausfahren der Hohlwelle geschlossen werden, um die Zugstange zurückzuziehen und den Greifer um den Halteflansch des zweiten Werkzeughalters herum zu schließen und dabei diesen zweiten Werkzeughalter im komplementären Konus der Hohlwelle zu zentrieren.
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Claims

Pate ntans p rüc he 1. Schnelltrenn-We rkzeugwechse lvorri chtung zur Aufnahme eines Werkzeughalters mit einem konzentrisch zu einem kegelstumpfförmigen Außenkonus ausgebildeten Halteflansch in einer zwischen einer Halter-Arretierstellung und einer Haltr-Freigabestellung bewegbaren Spindel, gekennzeichnet durch einen am einen Ende der Spindel montierten hohlen Schließer, durch ein hohles Spindelgehäuse, das am einen Ende mit einer Aufnahme in Form eines sich in Richtung auf dieses Ende radial nach außen erweiternden Innenkonus versehen ist, durch eine im Schließer angeordnete Greifereinrichtung, die bei Bewegung in einer Richtung vom genannten Ende hinweg betätigbar ist, um den Schließer sich gegen den Halteflansch schließen zu lassen, und die bei weiterer Axialverschiebung in die gleiche Richtung den Außenkonus zum Zentrieren des Werkzeughalters in der Aufnahme mit dem Innenkonus in Eingriff bringt, durch eine am einen Ende mit der Greifereinrichtung verbundene Zugstange, welche das Spindelgehäuse zu seinem anderen Ende hin durchsetzt, durch eine an dem vom erstgenannten Ende abgewandten Ende der Spindel montierte Spannereinrichtung, die mit der Zugstange verbunden ist und bei ihrer Betätigung eine vorbestimmte Zugkraft auf die Zugstange auszuüben vermag, durch eine in der Nähe des anderen Endes der Spindel montierte Betätigungseinrichtung zur Betätigung der Spannereinrichtung, wenn die Spindel aus der Freigabestellung heraus bewegt wird, und durch eine an dem vom erstgenannten Ende der Spindel abgewandten Ende montierte Auslösereinrichtung, die bei Berührung mit der Spannereinrichtung letztere auszulösen vermag, wenn die Spindel in die Freigabestellung bewegt wird, um die Zugstange vorzuschieben bzw. auszufahren und dabei die Greifereinrichtung vom Schließer auszurücken, so daß sich die Greifereinrichtung öffnet und dabei den Werkzeughalter freigibt, 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Axialausrichtung auf die Spindel angeordnete Sicherheitseinrichtung vorgesehen ist, die auf eine Drehbewegung der sie tragenden Spindel anspricht und die Auslösereinrichtung unwirksam macht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannereinrichtung eine Kniehebelsperre aufweist, deren eines Ende von der Spindel bzw0 Hohlwelle getragen wird und deren anderes Ende mit der Zugstange verbunden ist und die bei Betätigung bzw. Sperrung die Greifereinrichtung in den Schließer hineinzieht und bei Auslösung die Greifereinrichtung aus dem Schließer ausfährt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter mit einem Schalt- bzw. Arretierschlitz versehen ist und daß der Schließer ein von ihm abstehendes Arretiermittel aufweist, das zur Drehstellungsausrichtung des Werkzeughalters in dessen Schlitz eingreift.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einstelleinrichtung zur Einstellung der Axialposition der Greifereinrichtung relativ zur Zugstange und eine Sperreinrichtung zum Sperren des Greifers in seiner Position relativ zur Zugstange vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannereinrichtung mindestens ein Kniehebelglied bzw.

eine Kniehebelsperre aufweist, die im Mittelbereich mit einer Kurvenfläche versehen ist und die bei Berührung mit der Auslösereinrichtung zumindest teilweise zusammenklappbar ist, und daß die Betätigungseinrichtung eine Betätigungsfläche aufweist, die bei Verschiebung der Zugstange zum erstgenannten Ende hin mit der Kurvenfläche in Berührung bringbar ist, um die Kniehebelsperre in ihre Sperrstellung zu verlagern.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum automatischen Sperren oder Arretieren der Sicherheitseinrichtung in der Position, in welcher sie die Auslösereinrichtung in ihrem unwirksamen Zustand hält, vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 für eine Vertikalfräsmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösereinrichtung an der Zugstange montiert und letztere mit einer längsverlaufenden Bohrung versehen ist, da die Auslösereinrichtung einen in dieser Bohrung geführten Auslöserstift aufweist, der bei seiner Verschiebung zum erstgenannten Ende hin die Spannereinrichtung auszulösen vermag, daß eine nahe der Auslösereinrichtung angeordnete Sicherheitseinrichtung mit Anschlagstiften und einem bei der Rück- oder Einfahrbewegung der Spindel in der Bewegungsbahn des Auslöser- bzw.

Schubstifts liegenden Sicherheitsschieber vorgesehen ist, der mit mindestens einer Auskehlung oder Nut versehen ist, die am einen Ende zu einem zentrierenden Aufhängebogen für die Aufhängung des Schiebers an den Anschlagstiften konvergiert, daß der Schieber weiterhin mittig in der Nut befindliche Anlagemittel aufweist, die normalerweise lotrecht unter den Anschlagstiften ausgerichtet sind, wenn der Schieber an diesen hängt, und daß der Schieber bei sich drehender Spindel oder Hohlwelle durch Berührung it dieser vom Bogen abhebbar und verdrehbar ist, um die Anlagemittel außer lotrechter Übereinstimmung mit den Anschlagstiften zu verdrehen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange mit einer axial verlaufenden Schubbohrung und einer diese schneidenden, querverlaufenden Schieberbohrung versehen ist, daß die Auslösereinrichtung einen teleskopartig in die Schubbohrung eingesetzten und am einen Ende mit einer (konischen) Spitze versehenen Schub- bzw.

Auslöserstab sowie einen in die Schieberbohrung eingesetzten Schieber- oder Schubstift aufweist, der eine normalerweise in die Schubbohrung hineinragende Spitze aufweist und der bei Berührung mit der Auslöserstabspitze in Querrichtung nach außen vorschibbar ist, daß eine Einrichtung zum Verschieben des Auslöserstabs in der betreffenden Bohrung vorgesehen ist, um seine Spitze mit derjenigen des Schieberstifts in Berührung zu bringen, und daß die Spannereinrichtung bei der quergerichteten Auswärtsverschiebung des Schieberstifts auslösbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannereinrichtung zwei auf Abstand voneinander an der Zugstange angeordnete Manschetten aufweist, von denen die eine mit der Zugstange und die andere über längsverlaufende, um den Umfang der Zugstange herum auf gleiche Abstände verteilte Kniehebel mit der ersten Manschette verbunden ist, daß zwischen die Manschetten Stützfedern eingefügt sind und daß die Spannereinrichtung weiterhin Spannerfedermittel aufweist, welche die andere Manschette normalerweise in die eine Richtung drängen und welche bei Verschiebung der Spannereinrichtung in deren Spannposition die vorbestimmte Kraft auf die Greifereinrichtung ausüben.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange mit einer axial verlaufenden Schub- oder Auslöserbohrung und einem diese schneidenden Quer-Schlitz versehen ist, daß die Auslösereinrichtung einen in der Auslöserbohrung teleskopartig geführten Schub- oder Auslöserstab aufweist, der am einen Ende mit einer Spitze versehen xst, und daß die Spannereinrichtung mindestens eine Kniehebelsperre mit einer sich durch den Schlitz hindurch in die Auslöserbohrung erstreckenden turvenfläche aufweist, über welche die Kniehebelsperre bei Berührung mit dem Auslöserstab zum Auslösen der Spannereinrichtung radial nach außen verschiebbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannereinrichtung zwei mit Abstand voneinander an der Zugstange angeordnete Manschetten, von denen die eine mit der Zugstange und die andere über die Kniehebelsperre mit der ersten Manschette verbunden ist, mindestens einen gegenüber der anderen Manschette praktisch lagenfest angeordneten und in eine Bohrung in der mit der Zugstange verbundenen Manschette eingesetzten Abstandstab, eine auf der ersten Manschette angeordnet, mit einem teleskopartig verschiebbaren Ende des Abstandstabs in Berührung stehende ringförmige Zwischenscheibe und eine verschiebbar auf die mit der Zugstange gekoppelte Manschette aufgesetzte Kappe mit einer Druckfeder aufweist, die auf die Zwischenscheibe eine Federkraft zum Auseinanderdrücken der Manschetten ausübt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kniehebelsperre im Mittelbereich mit einer Kurvenfläche versehen ist und daß die Betätigungseinrichtung eine Betätigungsfläche aufweist, die bei der Verschibung der Zugstange zum einen bzw. erstgenannten Ende hin mit der Kurvenfläche in Berührung bringbar ist, um die Kniehebelsperre in ihre Sperrstellung zu drängen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslöserstift in der Kappe axial montiert ist, so daß er mit der (den) Kurvenfläche (n) in Berührung bringbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß an oder nahe der Kappe der Auslösereinrichtung eine Sicherheitseinrichtung mit Anschlagstiften und einem bei der Rückziehbewegung der Spindel in der Bewegungsbahn des Schub- oder Auslöserstifs angeordneten Sicherheits-Schieber vorgesehen ist, daß der Schieber mit mindestens einer Auskehlung oder Nut versehen ist, die am einen Ende unter Bildung eines zentrierenden Aufhängebogens zur Aufhängung des Schiebers an den Anschlagstiften konvergiert, daß der Schieber weiterhin in der Mitte der Nut befindliche Anlagemittel aufweist, die normalerweise lotrecht unter den Anschlagstiften auf diese ausgerichtet sind, wenn der Schieber an letzteren hängt, und daß der Schieber bei Berührung mit der sich drehenden Spindel oder Hohlwelle mit dem Bogen von den Anschlagstiften abhebbar und drehbar ist, um die Anlagemittel aus der lotrechten Übereinstimmung mit den Anschlagstiften heraus zu verdrehen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperreinrichtung zum selektiven Eingriff mit der Sicherheitseinrichtung vorgesehen ist, um die Sicherheitseinrichtung in einer Stellung zu halten, in welcher eine Berührung mit der Kappe der Auslösereinrichtung verhindert wird.

170 Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange im Bereich der Berührung mit der Kniehebelsperre im wesentlichen abgeflacht ist.