DE2759007A1

DE2759007A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2759007A1
Application number: DE19772759007
Authority: DE
Inventors: Paul G Black; John S Clark; John K Forlow; Charles R Johnson; William A Mitchell; Vt Springfield
Original assignee: Ex-Cell-O Corp
Current assignee: Ex-Cell-O Corp
Priority date: 1977-02-09
Filing date: 1977-12-30
Publication date: 1978-08-10
Also published as: DE2759007C2; GB1579917A; IT1101765B; IT7847965A0; JPS5398581A; CH624870A5; CA1082904A

Description

HÖGER - STELLRECHT - GRILESBACH - HAECKER

A 42 622 b Anmelder: Ex-Cell-0 Corporation

k - 163 Troy, Mich. 48084

19.Dezember 1977 USA

Beschreibung Werkzeugmaschine

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einer drehbaren Spindel, welche eine durchgehende Bohrung aufweist, an deren einem Ende ein sich konisch nach innen verjüngender Sitz zur Aufnahme eines Werkzeughalters vorgesehen ist.

Insbesondere befasst sich die Erfindung mit Werkzeughalteranordnungen zur Verwendung in Werkzeugmaschinen, welche verschiedene Arten von Bearbeitungsvorgängen ausführen können, beispielsweise Fräsen, Bohren, Ausdrehen, Gewindeschneiden usw. Speziell befasst sich die Erfindung mit Werkzeughalteranordnungen für Werkzeughalter, die an einer drehbaren Spindel mit Hilfe einer Zugstange festgelegt werden, die einen Werkzeughalter in festen Reibkontakt mit einem Sitz in der Spindel zieht, so dass der Werkzeughalter und das darin montierte Werkzeug sich gemeinsam mit der Spindel dreht.

Bei Werkzeugmaschinen ist es bekannt, Werkzeughalter zu verwenden, die lösbar an der Spindel gehaltert sind. Die Werkzeughalter besitzen dabei im allgemeinen einen konischen bzw. kegelstumpfförmigen Schaft, der von einem konischen Sitz in der Spindel aufgenommen wird. Der Werkzeughalter wird bei solchen Maschinen mit Hilfe einer Zugstange und Greifeinrichtungen, wie z.B. einer Kleminhülsenanordnung, in dem Sitz der

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Spindel festgehalten. Dabei ist die Zugstange in axialer Richtung bezüglich der Spindel beweglich, und die Greifeinrichtungen erfassen den Werkzeughalter, wenn die Zugstange in die Spindel hineingezogen wird, so dass der Werkzeughalter in einen engen Reibkontakt mit dem Sitz in der Spindel gebracht wird und sich zusammen mit dem von ihm getragenen Werkzeug gemeinsam mit der Spindel dreht. Ein Beispiel für eine derartige Werkzeughalteranordnung ist in der US-PS 3 868 886 beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine verbesserte Werkzeughalteranordnung, anzugeben, bei der der Werkzeughalter in dem Sitz der Spindel auch dann noch sicher festgelegt ist, wenn die Greifeinrichtungen versagen .

Diese Aufgabe wird durch eine Werkzeugmaschine der eingangs beschriebenen Art gelöst, welche durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:

(a) Es ist ein Werkzeughalter mit einem konischen Schaft vorgesehen, der in dem Sitz festlegbar ist;

(b) an dem Werkzeughalter sind selbstsperrende Verriegelungseinrichtungen vorgesehen, mit deren Hilfe der Werkzeughalter in dem Sitz der Spindel in einer Verriegelungsstellung festlegbar ist und die in eine Entriegelungsstellung bewegbar s ind.

Gemäss der Erfindung ist also eine Werkzeughalteranordnung vorgesehen, bei der eine drehbare Spindel mit einem Sitz für einen

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Werkzeughalter versehen ist, wobei in der Spindel eine Zugstange vorgesehen ist, die in axialer Richtung zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung beweglich ist und mit deren Hilfe der Werkzeughalter, welcher einen konischen Schaft aufweist, in der ersten Stellung in dem konischen Sitz festgehalten und in der zweiten Stellung freigegeben wird. Zum lösbaren Festhalten des Werkzeughalters sind dabei in der Spindel Greifeinrichtungen mit einer Klemmhülsenanordnung vorgesehen, die mit Hilfe der Zugstange zwischen einer Greifstellung und einer Freigabestellung beweglich sind. Insbesondere ist der Werkzeughalter mit Sicherungseinrichtungen in Form selbstsperrender Verriegelungseinrichtungen versehen, welche sich normalerweise in einer Verriegelungsstellung befinden, um den Werkzeughalter in der Spindel zu sichern, und zwar auch dann, wenn die Greifeinrichtungen bei mit hoher Drehzahl umlaufender Spindel versagen bzw. brechen. Die Verriegelungseinrichtungen sind dabei so ausgebildet, dass sie sich sichernd an einen nach innen zusammenlaufenden konischen Sitz in der Spindelbohrung anlegen. Vorzugsweise besitzen die Verriegelungseinrichtungen mehrere Sperrkugeln, welche mit Hilfe eines federbelasteten Stössels in ihre Sperrstellung vorgespannt sind. Der Stössel ist seinerseits durch die Zugstange, wenn diese die Greifeinrichtungen in ihre Freigabestellung bewegt, in eine Entriegelungsstellung bewegbar, bei der der Werkzeughalter aus dem Sitz in der Spindel herausgenommen werden kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand der Schutzansprüche. Es zeigen:

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Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine Werkzeugmaschine mit einer Werkzeughalteranordnung gemäss der Erfindung ;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Halteknopfes der Werkzeughalteranordnung gemäss Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf das in Fig. 2 linke Ende des Halteknopfes;

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Stössels der Werkzeughalteranordnung gemäss Fig. 1;

Fig. 5 eine Stirnansicht des Grundkörpers des Werkzeughalters der Werkzeughalteranordnung gemäss Fig. 1;

Fig. 6 eine Ansicht der linken Seite des Werkzeughalters gemäss Fig. 5 und

Fig. 7 einen vergrösserten Ausschnitt.der Schnittdarstellung gemäss Fig. 1 zur Erläuterung der erfindungsgemässen

selbstsperrenden Verriegelungseinrichtung. einen selbstsperrenden Werkzeughalter nachstehend auch

Im einzelnen zeigt Fig. 1/als selbstsperrendes Spannfutter

* * ' * * bezeicnnet

welcher an einer drehbaren Werkzeugspindel 11 montiert ist. Die Werkzeugspindel 11 ist in einem Spindelkopf 12 drehbar gelagert. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet die Kombination einer Zugstange mit Greifeinrichtungen für das Spannfutter. Der Spindelkopf 12 besitzt einen Grundkörper 15, in welchem ein vorderes und ein hinteres Kugellager 16 bzw. 17 vorgesehen sind, wobei diese Kugellager der Lagerung der Werkzeugspindel 11

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dienen. Jedes der beiden Kugellager 16,17 besitzt einen äusseren Lagerring 18, der in einer Bohrung 19 sitzt, welche in dem Grundkörper 15 ausgehend vom hinteren Ende desselben bzw. in Fig. 1 von links angebracht ist. Der äussere Lagerring 18 des vorderen Kugellagers 17 stützt sich an einer Schulter 20 am inneren Ende der Bohrung 19 ab. Die äusseren Lagerringe 18 der beiden Kugellager 16,17 werden durch einen Spreizring 23 im Abstand voneinander gehalten, welcher einen V-förmigen Querschnitt und mehrere Schmiermittelkanäle 25 aufweist. Der äussere Lagerring 18 des hinteren Kugellagers 16 stützt sich an einem Verschlussring 21 ab, der mit einem Aussengewinde 22 versehen ist, welches in eine Gewindebohrung 24 des Grundkörpers 15 eingeschraubt ist. Die Spindel 11 besitzt ein längliches, zylindrisches Teilstück 26, welches eine Mittelöffnung 27 des Verschlussringes 21 durchgreift. Das zylindrische Teilstück 26 reicht ferner durch den Grundkörper 15 hindurch und tritt am vorderen Ende desselben durch eine vergrösserte Öffnung 28 aus.

Das hintere Kugellager 16 besitzt einen inneren Lagerring 29, der auf einem Bereich 30 verringerten Durchmessers des zylindrischen Teilstücks 26 sitzt und an einer Schulter 31 desselben anliegt. Auf der anderen Seite des inneren Lagerrings 29 stützt sich eine den Bereich 30 teilweise umgebende Distanzhülse 32 ab. Der innere Lagerring 33 des vorderen Kugellagers 17 sitzt ebenfalls auf dem Bereich 30 verringerten Durchmessers und stützt sich am vorderen Ende der Distanzhülse 32 ab. Die inneren Lagerringe 29 und 33 sowie die Distanzhülse 32 sind in axialer Richtung auf dem zylindrischen Teilstück mit Hilfe eines Haltekragens 34 befestigt, der eine Mittelöffnung 36 aufweist, die am äusseren Ende mit einem Innengewinde versehen ist, welches

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mit einem Aussengewinde 35 auf dem zylindrischen Teilstück zusammenwirkt. Fig. 1 zeigt ferner ein umlaufendes Element eines üblichen Elektromotors zum Antreiben der Spindel 11. Ein Schmiermittelkanal 40 dient zum Zuführen von Schmieröl oder dergleichen zum Inneren des Grundkörpers 15 und damit zu den Kugellagern 16,17.

Wie Fig. 1 zeigt, besitzt das Spannfutter 10 einen zylindrischen Grundkörper 46, an dessen vorderem Ende eine konische bzw. kegelstumpfförmige Fassung 41 vorgesehen ist, die sich nach aussen öffnet und für die Aufnahme eines üblichen Werkzeughalters 42 geeignet ist, in dem der Schaft 43 eines üblichen Schneidwerkzeugs (nicht dargestellt) gehaltert ist. Am vorderen Ende des Grundkörpers 46 ist ein Teilstück 45 verringerten Durchmessers mit einem Aussengewinde vorgesehen, auf welches eine Befestigungsmutter 44 zum Festlegen des Werkzeughalters 42 in der Fassung 41 aufgeschraubt ist. Am Umfang des Grundkörpers 46 des Spannfutters 10 ist eine V-förmige Ringnut 48 vorgesehen, in die ein üblicher Werkzeugwechselarm eingreifen kann, wie er an Werkzeugmaschinen, b ei denen die Erfindung verwirklicht wird, häufig vorgesehen ist.

Wie die Fig. 1 bis 6 zeigen, ist das selbstsperrende Spannfutter 10 mit einem einstückig angeformten konischen bzw. kegelstumpfförmigen Schaft 49 versehen, der eine konische Aussenflache 50 aufweist, welche als Sitz zwei in Längsrichtung im Abstand voneinander angeordnete konische Sitzringe 51 und 52 am vorderen Ende der Spindel 11 zugeordnet sind.

Wie Fig. 1 weiter zeigt, ist am hinteren Ende des Schaftes

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ein Halteknopf 54 befestigt, der in Fig. 2 noch einmal besonders dargestellt ist. Der Halteknopf 54 ist ein Drehteil mit Stufen und besitzt an seinem vorderen Ende ein Aussengewinde 55, welches in eine axiale Gewindebohrung 56 am hinteren Ende des Schaftes 49 eingeschraubt ist. Der Halteknopf 54 besitzt ferner einen Ringbereich 57, dessen Durchmesser gleich dem Aussendurchmesser des Aussengewindes 55 ist, so dass er gleitverschieblich von einem äusseren, nicht mit einem Gewinde versehenen Teilstück der Bohrung 56 aufgenommen werden kann. Der Halteknopf 54 besitzt ferner einen ringförmigen Flansch 58 mit zwei einander gegenüberliegenden Facetten 69 (Fig. 3) zum Ansetzen eines Werkzeugs. Die innere Stirnfläche 59 des Flansches 58 kann sich gegen das äussere Ende des Schaftes 49 anlegen, wenn der Halteknopf 54 mit diesem, wie dies Fig. 1 zeigt, verschraubt ist.

Wie Fig. 2 zeigt, besitzt der Halteknopf 54 weiterhin ein einstückig angeformtes, nach hinten gerichtetes, zylindrisches Teilstück 60 verringerten Durchmessers, welches von dem Flansch 58 bis zum inneren Ende einer konisch nach innen verlaufenden Schrägfläche 63 reicht. Aussen endet die Schrägfläche 63 an der einen Seite einer ringförmigen Schulter 64 . Am äusseren Ende ist der Halteknopf 54 mit einer zweiten, konisch nach innen verlaufenden Schrägfläche 65 versehen, welche von der anderen Seite der ringförmigen Schulter 64 zur hinteren Stirnfläche 62 des Halteknopfes 54 reicht. Die innere oder vordere Stirnfläche des Halteknopfes 54 ist mit dem Bezugszeichen 61 bezeichnet. Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, ist der Halteknopf 54 mit einer von seiner hinteren Stirnfläche 62 ausgehenden axialen Bohrung 66 versehen, welche an einer Grenzfläche 68 in eine

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axiale Bohrung 67 grösseren Durchmessers übergeht, welche von der vorderen Stirnfläche 61 des Halteknopfes 54 ausgeht.

Wie die Fig. 1 und 4 zeigen, ist ferner ein Stössel 70 mit einem länglichen zylindrischen Schaft 71 vorgesehen, welcher gleitverschieblich in den Bohrungen 66,67 des Halteknopfes angeordnet ist. Das hintere Ende des Stössels 70 steht über die hintere Stirnfläche 62 des Halteknopfes 54 vor. Am vorderen Ende des Schaftes 71 ist einstückig ein konischer Körper 72 angeformt, der an seinem vorderen Ende mit einer ringförmigen Schulter 73 versehen ist. Wie Fig. 1 zeigt, ist die Schulter 73 des Stössels 70 gleitverschieblich in einer axialen Bohrung 76 des Schaftes 49 gehaltert. Die Bohrung 76 steht an ihrem äusseren Ende mit der Gewindebohrung 56 in Verbindung. Das innere Ende der Bohrung 76 bildet eine Schulter 78 zum Abstützen des inneren Endes einer Druckfeder 77. Das äussere Ende der Druckfeder 77 stützt sich an der inneren Stirnfläche 74 des Stössels 70 ab und drückt diesen normalerweise nach aussen in die in Fig. 1 gezeigte Verriegelungsstellung. Wie Fig. 1 zeigt, steht die axiale Bohrung 76 an ihrem inneren Ende mit einer Bohrung 79 kleineren Durchmessers in Verbindung. Diese steht wieder mit einer Bohrung 80 grösseren Durchmessers im Grundkörper 46 des Werkzeughalters 42 in Verbindung. Ferner steht die Bohrung 80 mit dem inneren Ende der konischen Fassung 41 in Verbindung.

Wie die Fig. 1 und 5 bis 7 zeigen, ist der Schaft 49 des Werkzeughalters in der Nähe seines hinteren Endes mit drei radialen Bohrungen 84 versehen, welche in Umfangsrichtung im gleichen Abstand voneinander angeordnet sind und deren innere Enden in

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Verbindung mit der axialen Bohrung 76 stehen. In jeder der radialen Bohrungen 84 befindet sich eine Sperrkugel 83, die durch den konischen Körper 72 des Stössels 70 erfassbar ist. Jede der Sperrkugeln 83 ist in ihrer Bohrung 84 durch eine Sicherungsschraube 87 gesichert. Wie Fig. 7 zeigt, besitzt jede der Sicherungsschrauben 87 einen Schaft 88 mit einem Gewinde, welcher in eine Gewindebohrung 89 eingeschraubt ist, welche parallel zu und im Abstand von der zugeordneten radialen Bohrung 84 verläuft. Die Gewindebohrungen 89 enden innen an der axialen Bohrung 76 des Schaftes 49. Jede der Sicherungsschrauben 87 besitzt ferner einen Schraubenkopf 86 mit einer konischen Unterseite 85,, und die Schraubenköpfe 86 werden von konischen Öffnungen 90 aufgenommen, welche ausgehend von der konischen Aussenfläche 50 des Schaftes 49 bis zu den zugeordneten Gewindebohrungen 89 reichen. Die Sicherungsschrauben 87 können mit der konischen Unterseite 85 ihrer Köpfe 86 die zugeordneten Sperrkugeln 83 erfassen und verhindern, dass diese nach aussen aus den radialen Bohrungen 84 herausfallen, jedoch ohne die Sperrkugeln 83 vollständig festzulegen, wie dies nachstehend noch erläutert wird.

Wie Fig. 1 zeigt, ist das selbstsperrende Spannfutter 10 von der Spindel 11 mittels einer Klemmvorrichtung 94 lösbar gehaltert. Die Klemmvorrichtung 94 weist eine übliche aufspreizbare Klemmhülse mit einem Grundkörper 105 auf, von welchem in Längsrichtung verlaufende und in radialer Richtung aufspreizbare Federfinger 9 3 ausgehen. Jeder der Federfinger 9 3 ist an seinem freien äusseren Ende mit einem einstückig angeformten verbreiterten Ansatz 9 2 versehen, der eine konische Innenfläche aufweist, welcher gegen die Schrägfläche 63 des Halteknopfes

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anlegbar ist, um das Spannfutter 10 in der Verriegelungsstellung gemäss Fig. 1 zu halten.

In der Verriegelungsstellung gemäss Fig. 1 liegen die Ansätze 92 mit ihrem äusseren Umfang gleitverschieblich an der Innenfläche einer axialen Bohrung 104 der Spindel 11 an, welche an ihrem äusseren Ende mit einer weiteren axialen Bohrung 95 grösseren Durchmessers versehen ist. Ein kurzes konisches Bohrungsteilstück 99 verbindet das äussere Ende der axialen Bohrung 104 mit dem inneren Ende der axialen Bohrung 95 grösseren Durchmessers. Das Bohrungsteilstück 99 dient als Führungsfläche für die Ansätze 92, wie dies nachstehend noch erläutert wird. Das äussere Ende der axialen Bohrung 95 ist über ein weiteres konisches Bohrungsteilstück 96 mit dem inneren Ende des Sitzrings 52 in der Spindel 11 verbunden. Das äussere Ende des inneren konischen Sitzringes 52 grenzt an eine in radialer Richtung erweiterte Aussparung 101 an, die an ihrem vorderen Ende in eine nach innen gerichtete Konusfläche 102 übergeht. Die Konusfläche 102 endet an ihrem äusseren Ende an einer sich nach aussen erweiternden konischen Bohrung 98 der Spindel 11. Die konische Bohrung 98 besitzt einen grösseren Durchmesser als die konische Aussenflache 50 des Spannfutters 10, so dass sich ein Zwischenraum ergibt. Das äussere Ende der konischen Bohrung 98 endet am inneren Ende des äusseren konischen Sitzringes 51. Letzterer reicht, wie Fig. 1 zeigt, bis zum äusseren, in Fig. 1 rechten Ende der Spindel 11.

Wenn die Klemmhülse 93, 105 aus ihrer in Fig. 1 gezeigten Stellung nach rechts verschoben wird, um die Verbindung zwischen dem Spannfutter 10 und der Spindel 11 zu lösen, dann bewegen

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sich die Federfinger 93 mit ihren Ansätzen 92 längs des konischen Bohrungsteilstückes 99 in die axiale Bohrung 95 grösseren Durchmessers, wobei sie sich federnd nach aussen aufspreizen. Man erkennt, dass bei der Verschiebung der Klemmhülse nach rechts der Halteknopf 54 freigegeben wird und in Längsrichtung an den Ansätzen 92 vorbei und aus der Klemmhülse herausgezogen werden kann.

Wie Fig. 1 zeigt, schliesst sich an die axiale Bohrung 104 auf der linken Seite eine axiale Bohrung 103 verringerten Durchmessers an, in der ein längliches zylindrisches Teilstück 107 einer üblichen Zugstange gleitverschieblich gehaltert ist. Am äusseren bzw. vorderen Ende des Teilstücks 107 der Zugstange ist ein Endbereich verringerten Durchmessers vorgesehen, so dass sich eine Schulter 106 ergibt, an der sich der Grundkörper 105 der Klemmhülse abstützen kann. Der Grundkörper 1Ο5 ist mit einer abgestuften axialen Bohrung 111 versehen. Das äussere Ende der axialen Bohrung 111 besitzt dabei den kleinsten Durchmesser und ist auf den Endbereich der Zugstange aufgeschoben. Im übrigen ist der Grundkörper 105 an dem Endbereich des zylindrischen Teilstücks 107 der Zugstange mit einer Befestigungsanordnung 100 befestigt. Die Befestigungsanordnung 100 umfasst einen Schraubbolzen 110, dessen Schaft 109 in eine Gewindebohrung 108 der Zugstange eingeschraubt ist. Der Schraubbolzen 110 besitzt einen verdickten Kopf 113 und eine demgegenüber im Durchmesser verkleinerte Krone 112· zwischen dem Kopf 113 und der vorderen Stirnfläche 115 des Grundkörpers 105 der Klemmhülse sind auf dem Schaft 109 mehrere Tellerfedern 114 vorgesehen, beispielsweise Tellerfedern vom Belleville-Typ.

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Die Tellerfedern sind bei angezogenem Schraubbolzen 110 vorgespannt. Das aussere Ende 116 der Krone 112, an der Facetten zum Ansetzen eines Werkzeugs vorgesehen sind, kann mit dem äusseren Ende 117 des Stössels 70 zusammenwirken, wenn die Zugstange mit den Greifeinrichtungen, ausgehend von ihrer in Fig. 1 gezeigten Lage, nach rechts verschoben wird, um den Werkzeughalter 10 auszuwerfen, wie dies nachstehend noch im einzelnen beschrieben wird.

Im Betrieb befindet sich die Zugstange mit den Greifeinrichtungen normalerweise in der in Fig. 1 in ausgezogenen Linien gezeichneten Lage, um den Werkzeughalter 10 in der Spindel 11 in einer Arbeitslage zu halten. Zum Auswerfen des Werkzeughalters 10 aus der Spindel 11 wird die Zugstange mit den Greifeinrichtungen nach rechts verschoben. Hierfür sind geeignete Betätigungseinrichtungen vorgesehen, wie sie beispielsweise in der US-PS 3 868 886 und in einer früheren Anmeldung der Anmelderin (amtliches Aktenzeichen P .... US-SN 767 013 vom 9.2.1977) beschrieben sind.

Wenn die Zugstange bzw. ihr zylindrisches Teilstück 107 aus der in Fig. 1 gezeigten Stellung nach rechts bewegt wird, dann bewegt sich auch die Klemmhülse nach rechts, wobei sich die Federfinger 93 in ihre unbelastete Stellung aufspreizen können, wenn ihre Ansätze 92 nach rechts in die axiale Bohrung 95 grosseren Durchmessers hineinbewegt werden. Eine weitere Rechtsverschiebung der Zugstange hat zur Folge« dass das äussere Ende 116 der Krone 112 das Ende 117 des Stössels 70 bzw. seines Schaftes 71 erfasst, so dass der Stössel aus seiner Verriegelungsstellung gemäss Fig. 1 nach rechts bewegt wird und dabei

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die Druckfeder 77 zusammendrückt. Der Stössel 70 wird von der Zugstange soweit nach rechts verschoben, dass er die in gestrichelten Linien eingezeichnete Lage einnimmt, in der sich seine vordere Stirnfläche 74 in einer Ebene 72a befindet.

Es versteht sich, dass bei der Rechtsverschiebung des Stössels 70 ein üblicher Werkzeugwechselarm den Grundkörper 4 6 des Werkzeughalters im Bereich der Ringnut 48 haltert. Die Rechtsverschiebung des Stössels 70 in eine Entriegelungsstellung ermöglicht den Sperrkugeln 83 eine radial nach innen gerichtete Bewegung, in deren Verlauf sie aus ihrer Verriegelungsstellung, in der sie an der Konusfläche 102 anliegen, freikommen. Nach dieser Entriegelung wird der Werkzeughalter bzw. das Spannfutter

10 durch die Druckfeder 77 nach aussen gedrückt, deren äusseres Ende an der Schulter 78 der Bohrung 76 anliegt, so dass die Federkraft das Herausziehen des Spannfutters 10 aus der Spindel

11 durch den Werkzeugwechselarm in axialer Richtung erleichtert.

Man sieht, dass die Sperrkugelverriegelungseinrichtungen zusätzlich zu der Klemmvorrichtung 94 für eine zwangsläufige Verriegelung des Spannfutters 10 in der Spindel 11 sorgen. Die erfindungsgemässen Sperrkugelverriegelungseinrichtungen gewährleisten also, dass der Werkzeughalter bzw. das Spannfutter auch bei einem Versagen der Klemmvorrichtung, beispielsweise bei einem Brechen der Klemmhülse, von der Spindel 11 sicher gehaltert wird.

Weiterhin wird aus der vorstehenden Beschreibung deutlich, dass die beiden konischen Sitzringe 51 und 52 gemeinsam einen Sitz bzw. eine Fassung für den Werkzeughalter 10 bilden, durch den

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eine Zweipunkthalterung des Werkzeughalters 10 erfolgt, wodurch ein Kippen desselben und Querbewegungen in der Spindel verhindert werden.

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Claims

OR.-ING. DlPC-INe. M. SC. *" ΟΙΚ.-ΡΗ>Ί. ΓΜ>. OIPC.-PHVS.

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PATENTANWÄLTE IN STUTtSART '-··'."·■-

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Patentansprüche:

Werkzeugmaschine mit einer drehbaren Spindel, welche eine durchgehende Bohrung aufweist, an deren einem Ende ein sich konisch nach innen verjüngender Sitz zur Aufnahme eines Werkzeughalters vorgesehen ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

(a) Es ist ein Werkzeughalter (10) mit einem konischen Schaft (49) vorgesehen, der in dem Sitz (51,52) festlegbar ist;

(b) an dem Werkzeughalter (10) sind selbstsperrende Verriegelungseinrichtungen (70,77,83) vorgesehen, mit deren Hilfe der Werkzeughalter (10) in dem Sitz (51,52) der Spindel (11) in einer Verriegelungsstellung festlegbar 1st und die in eine Entriegelungsstellung bewegbar sind.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

(a) 0er Werkzeughalter (10) ist mit Halterungseinrichtungen (54) versehen;

(b) in der Bohrung der Spindel (TD sind Greif einrichtungen (94) vorgesehen, mit deren Hilfe die Halterungseinrichtungen (54) des Werkzeughalters (10) lösbar erfassbar sind;

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(c) in der Bohrung der Spindel (11) ist eine Zugstange (103) axial beweglich angeordnet, mit deren Hilfe die Greifeinrichtungen (94) in eine Greifstellung und in eine Freigabestellung beweglich sind; und

(d) die Verriegelungseinrichtunoen (70,77,33) des Werkzeughalters (10) sind durch die Zugstange (103) in eine Entriegelungsstellung bewegbar, wenn die Zugstange (103) die Greifeinrichtungen (94) in ihre Freigabestellung bewegt.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungseinrichtungen als lösbar an dem Werkzeughalter (10) befestigtes Halterungselement (54) ausgebildet sind.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifeinrichtungen folgende Merkmale aufweisen:

(a) Es ist eine aufspreizbare und zusammendrückbare Klemmhülse (94) vorgesehen und

(b) in der Spindel (10) sind Führungseinrichtungen (95,99,104) vorgesehen, mit deren Hilfe die Klemmhülse (94) in Abhängigkeit von den Bewegungen der Zugstange (103) zwischen der Freigabestellung, in der sie auf gespreizt ist, und der Greif stellung, in der sie zusammengepresst ist, beweglich ist.

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5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmhülse (94) an der Zugstange (1O3) mittels federnd vorgespannter Befestigungseinrichtungen (110,112 bis 115) befestigt ist.

6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmhülse (94) an der Zugstange (103) mit einem Schraubbolzen (110) befestigt ist und dass zwischen der Klemmhülse (94) und dem Schraubbolzen (110) vorgespannte Federeinrichtungen (114) vorgesehen sind.

7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3,.dadurch gekennzeichnet, dass das Halterungselement (54) mit dem Schaft (49) des Werkzeughalters (10) verschraubt ist.

8. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die selbstsperrenden Verriegelungseinrichtungen folgende Merkmale aufweisen:

(a) In dem Schaft (49) des Werkzeughalters (10) ist mindestens ein Verriegelungselement (83) in radialer Richtung beweglich gehaltert und

(b) es sind Vorspanneinrichtungen (72,77) vorgesehen, mit deren Hilfe das Verriegelungselement (83) normalerweise in radialer Richtung nach aussen in einen verriegelnden Eingriff mit der Spindel (11) vorspannbar ist.

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9. Werkzeugmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtungen ein unter einer Federvorspannung stehendes Element (72) aufweisen.

10. Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das unter einer Federvorspannung stehende Element ein Stössel (70) ist, dem eine Feder (77) zugeordnet ist, die den Stössel (70) normalerweise in einer Richtung beaufschlagt, in der der Stössel (70) das Verriegelungselement (83) radial nach aussen in einen verriegelnden Eingriff mit der Spindel (11) drückt.

11. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtungen mehrere Verriegelungselemente (83) aufweisen.

12. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verriegelungselement als Sperrkugel (83) ausgebildet ist.

13. Werkzeugmaschine nach Anspruch 11 und 12, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

(a) Der Schaft (49) des Werkzeughalters (10) ist mit mehreren radialen Bohrungen (84) versehen, von denen jede jeweils eine radial bewegliche Sperrkugel (83) aufnimmt und

(b) der Stössel (70) besitzt einen konischen Körper (72), welcher in einer axialen Bohrung (76) des Schaftes (49) des Werkzeughalters beweglich

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gehaltert ist und dessen Konusfläche in Eingriff mit den Sperrkugeln (83) bringbar ist, so dass diese bei einer Bewegung des Stössels (70) in der einen Richtung radial nach aussen in ihre Verriegelungsstellung bewegbar sind und bei einer Bewegung des Stössels in entgegengesetzter Richtung radial nach innen in eine Entriegelungsstellung.

14. Werkzeugmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Stössel (70) einen länglichen Schaft (71) aufweist, dessen eines Ende an dem konischen Körper (72) befestigt ist und dessen anderes Ende in axialer Richtung über den Schaft (49) des Werkzeughalters (10) vorsteht und in das Innere des Schaftes (49) hineinbewegbar ist, wobei der konische Körper (72) in die Entriegelungsstellung bewegbar ist, in der die Sperrkugeln (83) radial nach innen bewegbar sind.

15. Werkzeugmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (71) des Stössels (70) eine axiale Bohrung (66) des Halterungselementes (54) durchgreift und über dessen freies Ende vorsteht, wo er durch die Zugstange (103) (bzw. durch damit verbundene Elemente) erfassbar ist, wenn diese in eine Stellung bewegt wird, in der sie die Greifeinrichtungen in ihre Freigabestellung bewegt.

16. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Sicherungseinrichtungen (87) zum Sichern der Sperrkugeln (83) in ihren radialen

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Bohrungen (84) vorgesehen sind, welche ein Herausfallen der Sperrkugeln (83) aus ihren radialen Bohrungen (84) verhindern und deren Beweglichkeit in radialer Richtung begrenzen.

17. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ii. der Bohrung der Spindel

(11) eine Konusfläche (102) vorgesehen ist, mit der die Sperrkugeln (83) in einen verriegelnden Eingriff bringbar sind.

18. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtungen (72,83) mit Hilfe von Federeinrichtungen (77) in ihre Verriegelungsstellung vorspannbar sind und mit Hilfe der Zugstange in ihre Entriegelungsstellung bewegbar sind.

19. Werkzeugmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitz an dem einen Ende der Bohrung der Spindel (11) mehrere im Abstand voneinander befindliche fluchtende, konische Sitzringe/aufweist.

20. Werkzeugmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitz an dem einen Ende der Bohrung der Spindel (11) einen inneren konischen Sitzring (52) und einen damit fluchtenden im Abstand davon angeordneten äusseren konischen Sitzring (51) aufweist.

21. Werkzeugmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Konusfläche (102) der Spindel (11), mit

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welcher die Sperrkugeln (83) zusammenwirken, zwischen dem inneren Sitzring (52) und dem äusseren Sitzring (51) vorgesehen ist.

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