DE3041650A1

DE3041650A1 - Rollkupplungsfutter

Info

Publication number: DE3041650A1
Application number: DE19803041650
Authority: DE
Inventors: Takuo Toyama Takamura; Takashi Tonomura; Hisanari Yoshimoto
Original assignee: Fujikoshi KK
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 1979-11-08
Filing date: 1980-11-05
Publication date: 1981-05-27
Also published as: JPS5733930Y2; DE3041650C2; JPS5672609U; US4379667A

Description

Die Erfindung betrifft ein Rollkupplungsfutter einer Werkzeugmaschine mit einem in die Futteraufnahme der Maschine einzusetzenden Kupplungskörper, einem ein Führungsende des Kupplungskörpers bildenden, auf der Außenfläche kegelförmig verjüngten Kupplungsstück, einem drehbar auf das Kupplungsstück aufgesetzten, auf der Innenfläche parallel zur Außenfläche des KupplungsStücks kegelförmig geformten Spannring, einem zwischen das Kupplungsstück und den Spannring eingefügten Käfig und einer Vielzahl von in Berührung mit dem Kuppelstück und dem Spannring rotierbar und gegen die Kuppelstück-Längsachse um einen Winkel geschränkt liegenden, zylindrischen Rollen bzw. Nadeln. Insbesondere betrifft die Erfindung ein mit der Spindel einer Werkzeugmaschine zu kuppelndes und zum Einspannen eines umlaufenden Schneidwerkzeugs, z.B. eines Bohrers oder eines Schaftfräsers, ausgebildeten Spannfutters .

Bei früheren, Klauen zum Greifen eines Werkzeugs oder eines dieses haltenden Paßstücks aufweisenden Spannfuttern war das Klemmteil so angeordnet, daß die Einspannkraft unzureichend war und/oder die Klauen das Werkzeug verletzen konnten. Eine Verbesserung wurde in der Vergangenheit durch die Einführung von sogenannten, beispielsweise in der DE-PS 931 452 beschriebenen Rollkupplungsfuttern erzielt. Diese Futter besitzen ein als einstückiger Bestandteil des Futterkörpers ausgebildetes zylindrisches Kuppelstück (Futterhülse) mit kegelförmiger äußerer Umfangsfläche. Um das Kuppelstück wird ein Spannring gelegt, welcher eine parallel zur Außenfläche des Kuppelstücks verlaufende, kegelförmige innere Umfangsflache besitzt. Zwischen das KuppeLstück und den Spannring wird eine Vielzahl von drehbar in einem Käfig zusammengehaltenen zylindrischen, nadeiförmigen Rollen gesetzt. Die

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Rollen befinden sich sowohl in Berührung mit der äußeren Umfangsflache des Kuppelstücks als auch mit der inneren Umfangsfläche des Spannrings, wobei die Rollenachsen gegenüber der Kuppelstückachse um einen Winkel geschränkt liegen sollen. Wenn also der Spannring durch Drehen befestigt wird, laufen die Rollen spiralförmig unter Drehung um die eigenen Achsen längs der konischen Oberfläche, derart, daß das Kuppelstück auf seiner ganzen Fläche berührt und gepreßt und damit das Werkzeug fehlerfrei und ohne Verletzung eingespannt wird. Wenn andererseits der Spannring durch Drehen gelöst wird, werden die Rollen wieder in Richtung auf das Vorderende bzw. Führungsende des Kuppelstücks bewegt, so daß das Kuppelstück zurückzustellen und das Werkzeug ohne Schwierigkeiten aus dem Spannfutter herauszunehmen ist.

Da jedoch das Einspannteil, d.h. das Kuppelstück, beim herkömmlichen Rollkupplungsfutter zum Erzielen der zum Klemmen erforderlichenDeformation relativ dünn ausgebildet wird, ist seine Steifigkeit so gering, daß bei schwererer Zerspanarbeit an der insbesondere am Ansatzpunkt des Kuppelstücks vorzusehenden Einbuchtung bzw. Einschnürung ein Rattern bzw. schnelle Schwingungen auftreten können. Um diesen sich aus unzureichender Steifigkeit ergebenden Problemen zu begegnen, ist in der US-PS 40 21 051 ein mit größerer Wandstärke ausgestattetes Spannfutter vorgeschlagen worden, bei dem zum Ausgleich der geringeren Deformierbarkeit jeweils zwei Reihen von nadeiförmigen Rollen vorgesehen werden. Diese Konstruktion hat aber den Nachteil der geringeren Genauigkeit, vor allem hinsichtlich der Zentrierfähigkeit und des mit den zusätzlichen Rollen verbundenen Aufwandes.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Werkzeugmaschinen-Futter /bei Vermeidung der vorgenannten Nachteile weiter zu verbessern. Insbesondere soll ein selbst bei schwerer Zerspanung ratterfrei arbeitendes Futter geschaffen werden, mit dem bei Betrieb eine einwandfreie Einspannung zu garantieren ist, welches hinsichtlich Steifheit, Zentrierfähigkeit und Lebensdauer ausgezeichnete Ergebnisse liefert und bei starker Einspannkraft eine hohe Genauigkeit gewährleistet. Bei dem Rollkupplungsfutter eingangs genannter Art besteht die erfindungsgemäße Lösung darin, daß das Kuppelstück eine Vielzahl sich vom Führungsende aus im wesentlichen parallel zur Längsachse in Richtung auf den Kupplungskörper über die Berührungsfläche zwischen Rollen und Kuppelstück hinaus erstreckender Langlöcher aufweist.

Durch die erfindungsgemäßen Lang- bzw. Sacklöcher wird eine größere Spannkraft erreicht, obwohl das Kupplungsstück zum Erhöhen der Steifheit dick bzw» starkwandig ausgebildet werden kann» Die Bohrungen bzw. Langlöcher können gemäß weiterer Erfindung einen ovalen Querschnitt besitzen; es werden jedoch Bohrungen mit rundem Querschnitt bevorzugt, da solche Löcher einfacher herzustellen sind.

Anhand der schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen werden weitere Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines bekannten Rollkupplungsfutters;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A von Fig. 1;

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen, in die Spindel einer Werkzeugmaschine aufgenommenen Rollkupplungsfutters;

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Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie B-B von Fig. 3;

Fig. 5 einen die Beziehung zwischen Käfig und Nadelrollen beim Beispiel gemäß Fig. 3 darstellenden Seitenriß; und

Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht des Teils C von Fig. 4 mit verschiedenen Ausgestaltungen der Langlochquerschnitte.

Figc 1 und 2 zeigen ein Rollkupplungsfutter gemäß DE-PS 931 452» Es ist ein in die Futteraufnahme der jeweiligen Werkzeugmaschine einzusetzender Kupplungskörper 1 vorgesehen, zu dem als einstückiger Bestandteil ein auf der Außenfläche kegelförmig verjüngtes Kuppelstück 2 gehört, welches ein vorspringendes Stirn- Tdzwo Führungsende des Kupplungskörpers 1 bildet. Auf das Kuppelstück 2 wird ein Spannring 3 drehbar aufgesetzt. Dieser besitzt eine parallel zur Außenfläche des Kuppelstücks 2 verlaufende kegelförmige bzw» konische Innenfläche. Zwischen das Kuppelstück 2 und den Spannring 3 wird eine Vielzahl von in einem Käfig 4 drehbar gehaltenen Nadeln bzw. Rollen 5 eingefügt. Die Rollen 5 berühren die Außenfläche des Kuppelstücks 2 und die Innenfläche des Spannrings 3 derart, daß ihre Achsen in bezug auf die Längsachse X-X des Kupplungskörpers 1 um einen Winkel geschränkt verlaufen und demgemäß die Längsachse des Kupplungskörpers 1 bzw„ Kuppelstücks 2 nicht schneiden.

Wenn der Spannring 3 durch Drehen befestigt wird, bewegen sich die Rollen 5 unter Rotation um die eigenen Achsen längs der kegelförmigen Flächen, derart, daß das Kuppelstück 2 gepreßt und auf seiner Oberfläche so berührt wird, daß das Werkzeug mit Sicherheit und ohne verletzt zu werden, eingespannt wird. Beim Lösen des Spannrings 3 durch

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Drehen werden andererseits die Rollen 5 in Richtung auf das Vorderende des Kuppelstücks 2 zurückbewegt, so daß das Kuppelstück 2 sich wieder ausdehnt und das jeweilige Werkzeug ohne Schwierigkeiten herauszunehmen ist. Mit dem Bezugszeichen 20 werden zwei in den Flansch 22 des Kupplungskörpers 1 eingeschnittene Keilnuten bzw. Mitnehmernuten bezeichnet, die - wie anhand von Fig. 3 gezeigt werden wird - in Keile 18 bzw. Mitnehmer einer Spindel 16 eingreifen.

In den Fig. 3 bis 5 wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rollkupplungsfutters dargestellt, Gleiche oder sich entsprechende Teile werden dabei ebenso wie in den Fig. 1 und 2 bezeichnet,,

In Fig«, 3 wird mit 15 die am freien Ende der Spindel 16 vorgesehene Werkzeugaufnahme bzw. Aufnahmeöffnung angedeutet. Die Spindel 16 kann beispielsweise zu einer Fräsmaschine gehören. Der Sockel 19 des Kupplungskörpers 21 nach Fig„ wird in die Werkzeugaufnahme 15 eingepaßte Die Keile 18 sind einstückige Bestandteile der Spindel 16. Sie werden den Keilnuten 20 des Bundes bzw« Flansches 22 angepaßt und als Bestandteil des Kupplungskörpers 21 hergestellt. Weiterhin wird der Kupplungskörper 21 auf der Spindel 16 mit Hilfe einer Spannschraube 17 so befestigt, daß die Antriebskraft der Spindel 16 über die Keile 17 auf den Kupplungskörper 21 übertragen werden kann. Beim Befestigen wird ein (nicht gezeichnetes) Werkzeug zunächst in eine im Kupplungstück 2 bzw., 23 vorgesehene Öffnung 12 eingesetzt und dann durch Drehen des Spannrings 3 im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn mit Hilfe eines Befestigungswerkzeugs, z.B. eines auf Spannwangen 24 wirkenden Schraubenschlüssels, festgelegt. Das Lösen des Werkzeugs erfolgt durch Drehen

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und Lösen des Spannrings in der jeweiligen Gegenrichtung.

Das Stirnende des Kupplungskörpers 21 ist (einstückig) als zylindrisches Kuppelstück 23 ausgebildet= Letzteres besitzt eine konisch bzw. kegelförmig verlaufende äußere Oberfläche. In dem Käfig 24 wird eine Vielzahl von Nadelrollen 25 gehalten und geführt. Die Nadelrollen berühren die äußere Oberfläche des Kuppelstücks 23« Auf die Umhüllende der äußeren Oberflächen der Nadelrollen 5 wird ein Spannring 3 aufgesetzt bzw„ aufgepaßt, dessen innere Oberfläche kegelförmig parallel zur äußeren Oberfläche des Kuppelstücks 23 verläuft.

In eine am äußersten Ende der äußeren Umfangsfläche des Kuppelstücks 23 vorgesehene Umfangsnut wird ein Sprengring

7 eingepaßt. Zwischen dem Sprengring 7 und dem Vorderende bzw. unteren Ende des Käfigs 4 in Fig. 3 wird ein Pilzring

8 so gehalten, daß der Käfig nicht aus dem Spalt zwischen Kuppelstück 23 und Spannring 3 rutschen kann. Am anderen Ende wird ein weiterer Sprengring 9 in eine Umfangsnut eingesetzt, die an der inneren Umfangsfläche in der Nachbarschaft des gegenüberliegenden bzw. oberen Endes des Spannrings vorgesehen ist. Zwischen diesen Sprengring 9 und das obere Ende des Käfigs wird ebenfalls ein Filzring 10 gesetzt, um zu verhindern, daß der Spannring 3 vorfällt.

Erfindungsgemäß wird das Kuppelstück 23 dick bzw. starkwandig ausgebildet und mit mehreren Tief- bzw. Lang- oder Sacklöchern 11 versehen, die sich parallel zum verdickten Teil des Kuppelstücks 23 erstrecken, bis sie dessen Einschnürung bzw. Taille 6 erreichen, welche an der in der Darstellung oberhalb des Kontaktbereichs mit den Nadelrollen 5 liegenden Stelle des Kuppelstücks 23 vorgesehen wird. Das Kuppelstück

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23 soll aus Material bestehen, das im wesentlichen demjenigen herkömmlicher Kuppelstücke 2 entspricht. Zum Beispiel kann Einsatzstahi verwendet werden.

Wie Fig. 5 besonders deutlich zeigt, wird jede Nadelrolle 5 in dem Käfig so gehalten bzw. geführt, daß die Rollenachsen um einen vorbestimmten Winkel vonc£ zur Achse X-X des Kupplungskörpers 21 geneigt verläuft und demgemäß die Achse X-X nicht schneiden»

Der Querschnitt der Langlöcher 11 kann verschiedene Formen aufweisen; z.B. sind eine sichelförmige bzw. kreiszweieckförmige Form 11', eine in Umfangsrichtung des Kuppelstücks 23 langgestreckte Kokonform 11'^! oder eine in Radialrichtung langgestreckte Kokonform 11'" gemäß Fig. 6 geeignet. Bevorzugt werden jedoch wegen der einfacheren Herstellung gewöhnliche Rundbohrungen.

Wenn der Spannring 3 gemäß Fig. 3 im Uhrzeigersinn (bei Betrachtung von unten in der Zeichnung) gedreht wird, bewegen sich die Rollen 5 spiralförmig längs der äußeren Oberfläche des Kuppelstücks 2 bzw. 23 und rotieren dabei in eine senkrecht zu ihren eigenen Achsen verlaufende Richtung. Sie steigen dabei zusammen mit dem Spannring 3, da sie zugleich in Berührung mit dem Kuppelstück 23 und dem Spannring 3 stehen, derart, daß das Kuppelstück 23 kräftig vorgeschoben und zwangsläufig von der Außenseite her zusammengepreßt wird. Auf diese Weise erfolgt das Einspannen des nicht gezeichneten aber gegebenenfalls in die Öffnung 12 des Kupplungsstücks 23 eingesetzten Werkzeugs.

Allgemein ist darauf hinzuweisen, daß die Kontraktionsgrenze des Kuppelstücks von der Grenze der elastischen Deformier-

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barkeit des Metalls abhängt; herkömmliche dünne bzw. dünnwandige Kuppelstücke sind relativ stark zu deformieren und liefern daher große Einspannkräfte, sie besitzen aber den Nachteil, daß ihre Taille bzw. Einschnürung 6 gegenüber Biege- und Torsionskräften relativ wenig steif ist. Erfindungsgemäß wird demgegenüber ein relativ dickes bzw. starkwandiges Kuppelstück mit einer Vielzahl sich parallel zueinander erstreckender Langlöcher geschaffen; durch die gemeinsame Wirkung der Langlöcher wird trotz der zusätzlichen Dicke bzw. Wandstärke eine erhöhte Spannkraft erzielt und außerdem eine verbesserte Steifheit erreicht. Es ist daher möglich, erfindungsgemäß ein auch bei schwerer Zerspanung ratterfreies Spannfutter herzustellen. Dieses e rf indungs gemäße Spannfutter zeigt nur geringe Verformung infolge von Ermüdung, besitzt ausgezeichnete Eigenschaften betreffend Steifheit, Zentrizität sowie Lebensdauer und gewährleistet bei hoher Genauigkeit starke Einspannkräfte. Außerdem wird durch die Erfindung erreicht, daß die um einen vorbestimmten WinkeloC gegenüber der Achse X-X geneigten Rollen 5 die dünneren Teile der äußeren Umfangsflache des Kuppelstücks beim Feststellen in Richtung auf die Langlöcher 11 verschieben, so daß ein eingespanntes Werkzeug sich nicht lösen kann.

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Claims

Dn.-lng. Reimar König Dipi.-!ng. Klaus Bergen

Cecilienallee 76 A Düsseldorf 3D Telefon 45ΞΟΟΘ Patentanwalts

4. November 1980 33 736 B

KABUSHIKI KAISHA FUJIKOSHI t/a NACHI-FUJIKOSHI CORP., 20, Ishigane, Toyama-shi, Japan

"Rollkupplungsfutter" Patentansprüche;

( 1.)Rollkupplungsfutter einer Werkzeugmaschine mit einem in die Futteraufnähme der Maschine einzusetzenden Kupplungskörper, einem ein Führungsende des Kupplungskörpers bildenden, auf der Außenfläche kegelförmig verjüngten Kuppelstück, einem drehbar auf das Kuppelstück aufgesetzten, auf der Innenfläche parallel zur Außenfläche des Kuppelstücks kegelförmig geformten Spannring, einem zwischen das Kuppelstück und den Spannring eingefügten Käfig und einer Vielzahl von in Berührung mit dem Kuppelstück und dem Spannring rotierbar und gegen die Kuppelstück-Längsachse um einen Winkel geschränkt liegenden, zylindrischen Rollen bzw. Nadeln, dadurch gekennzeichnet , daß das Kuppelstück (23) eine Vielzahl sich vom Führungsende aus im wesentlichen parallel zur Längsachse (X-X) in Richtung auf den Kupplungskörper (21) über die Berührungsfläche zwischen Rollen (5) und Kuppelstück (23) hinaus erstreckender Langlöcher (11) aufweist.

2. Futter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ovalen Querschnitt der Langlöcher (11),

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ORIGINAL INSPECTED

3. Futter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen kreisförmigen Querschnitt der Langlöcher (11).

4. Putter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen sichelförmigen bzw. kreiszweieckförmigen Querschnitt der Langlöcher (11 ')_o

5. Futter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen kokonförmigen Querschnitt der Langlöcher (11").

6. Futter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Querschnittslängsachse der Langlöcher (11¹¹¹) in Radialrichtung des Kuppelstücks (23) verläuft.

7. Futter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittslängsachse der Langlöcher (11^M) in Umfangsrichtung des Kuppelstücks (23) verläuft.

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