DE3241825C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wechselspannfutter für ein Werkzeug, z. B. einen Bohrer oder Gewindebohrer, zum Ein- und Ausspannen des Werkzeugs an einer Spindel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Wechselspannfutter für ein Werkzeug ist aus der gattungsbildenden DE-OS 20 56 090 bekannt. Bei diesem bekannten Wechselspannfutter sind in der Wand der Aufnahmebohrung radial verschiebbare Kugeln vorgesehen, welche mit einer Nut im Wechselschaft zusammenwirken und letzteren damit arretieren. Die Arretierung wird dabei im Zusammenwirken mit einer auf einem Rohrteil sitzenden, längs­ verschiebbaren Hülse erzielt. Allerdings ist bei der bekannten Anordnung die Hülse nicht allein in der Lage, die Halterung der Kugeln zu gewährleisten, vielmehr muß eine zweite Hülse über der ersten ebenfalls verschiebbar angeordnet werden. Durch diesen Aufbau mit zwei übereinanderliegenden Hülsen und durch die weitere Konstruktion des bekannten Werkzeughalters ergibt sich, daß bei diesem Stand der Technik eine große Zahl von Einzelteilen vorgesehen ist, die auf komplizierte Art ineinandergreifen.

Im Hinblick auf diesen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, durch eine einfachere Konstruktion viele aufwendige Teile zu vermeiden, wobei insbesondere Konstruktionselemente für die Arretierung eines Ausstoßers erübrigt werden sollen. Der Ausstoßer zum Vorwärtsstoßen eines Wechselschafts beim Wechseln desselben soll ohne Notwendigkeit für spezielle Reguliereinrichtungen in seiner Vorwärtsbewegung anhaltbar sein.

Zudem soll dabei der Ausstoßer im Rohrteil der Spindel ruckfrei verschiebbar sein.

Die Lösung der genannten Aufgabe ergibt sich aus den in den Patentansprüchen gekennzeichneten Merk­ malen.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfin­ dung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Wechselspannfutters gemäß der Erfindung mit damit verbundenem Wechselschaft,

Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht zur Veran­ schaulichung des Einrückzustands zwischen dem Wechselschaft und dem Rohrteil des Wech­ selspannfutters,

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Wechselspann­ futter in der Ebene der Kugeln,

Fig. 4 eine Schnittansicht des Wechselspannfutters mit getrenntem Wechselschaft, und

Fig. 5 und 6 Schnittansichten abgewandelter Ausführungs­ formen des Wechselspannfutters.

Gemäß den Fig. 1 bis 4 weist eine Maschinen-Spindel 1 einen Rohrteil 2 mit einer inneren Aufnahme-Bohrung 3 auf. Ein Schaftteil 24 eines Wechselschafts 23 ist in diese Aufnahmebohrung 3 eingeführt und in ihr arretiert. Am Innenende der Bohrung 3 ist eine hinterdrehte Nut 4 aus­ gebildet, die mit einer Belüftungsbohrung 5 in der Außenfläche des Rohrteils 2 kommuniziert. Die innere Bo­ denfläche der Bohrung 3 ist mit einer Federaufnahme- Vertiefung 6 versehen, deren Durchmesser kleiner ist als der Bohrungsdurchmesser.

Der vorderste bzw. gemäß Fig. 1 rechte Abschnitt des Rohrteils 2 ist als erweiterter Abschnitt 7 ausgebildet und an seiner Stirnfläche mit zwei eine Relativdrehung verhindernden Ansätzen 8 versehen. Im Rohrteil 2 sind in der Mitte seiner Länge mehrere durchgehende Bohrungen 9 ausgebildet, in die jeweils eine Kugel 10 so eingesetzt ist, daß diese Kugeln in den Rohrteil 2 hinein und aus ihm heraus bewegbar sind.

Auf den Rohrteil 2 ist eine längsverschiebbare Hülse 11 aufgesetzt, die in ihrem vordersten Teil mit einer inne­ ren umlaufenden Ausnehmung 12 versehen ist. Der erweiter­ te Abschnitt 7 am Vorderende des Rohrteils 2 ist in diese Ausnehmung 12 eingesetzt. Zwischen dem Innenende der Aus­ nehmung 12 und dem erweiterten Abschnitt 7 des Rohrteils 2 ist eine Schraubenfeder 13 angeordnet, welche die Hülse 11 ständig rückwärts bzw. gemäß Fig. 1 nach links vorbe­ lastet.

Im hinteren Bereich des Innenumfangs der verschiebbaren Hülse 11 ist in einer mit den Kugeln 10 im Rohrteil 2 korrespondierenden Stellung eine hinterschnittene Ringnut 14 ausgebildet, die aus einem geraden Abschnitt 15, in den die Kugeln 10 aus der Aufnahmebohrung 3 im Rohrteil 2 einzutreten vermögen, und einem sich in Vorwärtsrichtung an diesen geraden Abschnitt 15 anschließenden Schrägflä­ chenabschnitt 16 besteht, mit dessen Hilfe die Kugeln 10 in die Bohrung 3 verdrängbar sind. Der Durchmesser des Schrägflächenabschnitts 16 verkleinert sich fortlaufend in Richtung auf das Vorderende bzw. die rechte Seite gemäß Fig. 1.

In dem in Fig. 1 dargestellten Zustand sind die Kugeln 10 durch den Schrägflächenabschnitt 16 der Ringnut 14 in die Bohrung 3 hineingedrängt. Wenn die Hülse 11 gemäß Fig. 4 gegen die Kraft der Schraubenfeder 13 nach vorn geschoben wird, kommt der gerade Abschnitt 15 der Nut 14 in Ausrichtung auf die Kugeln 10, so daß letztere aus der Bohrung 3 austreten können. Die Kugeln 10 besitzen eine solche Größe, daß sie sich vollständig aus der Auf­ nahmebohrung 3 heraus zu verlagern vermögen. Solange die Kugeln 10 jedoch nicht vom Inneren der Bohrung 3 her in schräger Richtung mit einem Druck beaufschlagt werden, ragen sie teilweise in die Bohrung 3 hinein.

Rückwärts der Hülse 11 ist auf die Spindel 1 ein Anschlag­ ring 1a aufgesetzt, welcher den Rückwärtshub der Hülse 11 begrenzt.

Ein Ausstoßer 17 in Form eines vorderseitig geschlosse­ nen Zylinders ist im hintersten bzw. untersten Teil der Aufnahmebohrung 3 des Rohrteils 2 angeordnet. Bei der Verschiebung des Ausstoßers 17 kann über die Belüftungsbohrung 5 am hinteren Ende des Rohrteils 2 Luft in die Bohrung 3 einströmen und aus ihr austreten. Zwi­ schen dem geschlossenen Ende 18 des Ausstoßers 17 und der Sohle der Vertiefung 6 ist eine Schraubenfeder 19 angeordnet, welche den Ausstoßer 17 in Vorwärtsrichtung vorbelastet. Das geschlossene Ende 18 des Ausstoßers 17 ist mit einer Gewindebohrung 20 versehen. Eine ringförmi­ ge Ausdrehung 21, die eine rückwärtige Anlagestufe 22 festlegt, ist an der Umfangsfläche des Vorderendes des Ausstoßers 17 ausgebildet.

Wenn die Kugeln 10 gemäß Fig. 4 aus der Aufnahmebohrung 3 ausgetreten sind und der Ausstoßer 17 in der Bohrung 3 nach vorn verschoben wird, wird diese Bewegung des Aus­ stoßers 17 beendet, wenn die Anlagestufe 22 mit den in Radialrichtung inneren Oberflächenteile der Kugeln 10 in Berührung gelangt. Da in dieser Endstellung des Aus­ stoßers 17 die Schraubenfeder 19 sich auf ihre größte Länge ausgedehnt hat, kann der Ausstoßer 17 weder die Kugeln 10 zwangsweise zur Seite drücken noch sich weiter vorwärts verschieben.

Der Wechselschaft 23 ist auswechselbar in die Aufnahme­ bohrung 3 im Rohrteil 2 der Spindel 1 einsetzbar. Der Wechselschaft 23 besteht aus einem in die Bohrung 3 ein­ führbaren Schaftteil 24 und einem an dessen Vorderende angeformten Montage- bzw. Halterungsteil 25.

Das Basis- bzw. Außenende des Schaftteils 24 ist mit zwei eine Relativdrehung verhindernden Ausnehmungen 26 verse­ hen, die mit den entsprechenden Ansätzen 8 am Vorderende des Rohrteils 2 zusammengreifen. Wenn die Ansätze 8 in die Ausnehmungen 26 eingreifen, ist der Wechselschaft 23 gegen eine Relativdrehung zur Spindel 1 gesichert. Im Vorderende des Schaftteils 24 des Wechselschafts 23 ist eine umlaufende, ein Herausziehen verhindernde Nut 27 ausgebildet, die eine mit den Kugeln 10 in Eingriff bring­ bare Schrägfläche 28 aufweist.

Wenn die Kugeln 10 an der Schrägfläche 28 der Nut 27 an­ liegen, ist der Wechselschaft 23 nicht mehr aus der Spindel 1 herausziehbar.

Am vordersten bzw. gemäß Fig. 1 rechten Ende des Wech­ selschafts 23 ist eine Klemmhülse 29 o. dgl. zum Ein­ spannen eines Bohrers oder Gewindebohrers vorgesehen.

Zum Auswechseln des erwähnten Wechselschafts wird die ver­ schiebbare Hülse 11 gemäß Fig. 4 nach vorn geschoben. In diesem Zustand können die Kugeln 10 in den geraden Abschnitt 15 der Ringnut 14 in der Hülse 11 eintreten. Der Schaftteil 24 des Wechselschafts 23 wird dabei auf die in Fig. 4 durch die doppeltstrichpunktierten Linien angedeutete Weise durch den Ausstoßer 17 nach vorn ge­ drückt bzw. ausgestoßen. Daraufhin kann der Wechselschaft 23 ohne weiteres von Hand aus der Spindel 1 herausgezo­ gen werden. Nach diesem Herausziehen des Wechselschafts 23 wird die Hülse 11 durch die Schraubenfeder 13 in ihre Ausgangsstellung zurückgeführt.

Zum Einsetzen eines anderen Wechselschafts in die Spin­ del 1 wird die Hülse 11 nach vorn geschoben, worauf der Schaftteil des Wechselschafts von der Vorderseite her in den Rohrteil 2 der Spindel 1 eingeschoben wird.

Der Ausstoßer 17 wird nunmehr im Rohrteil 2 durch den Wechselschaft gegen die Kraft der Schraubenfeder 19 in Rückwärtsrichtung verschoben. Die Ansätze 8 am Vorder­ ende des Rohrteils 2 werden mit den Ausnehmungen am Wech­ selschaft in Eingriff gebracht, wobei gleichzeitig die Kugeln 10 in die Einrast-Nut 27 am Vorderende des Wech­ selschafts eintreten. In diesem Zustand wird der auf die verschiebbare Hülse 11 ausgeübte, vorwärts gerichtete Druck aufgehoben. Die Hülse 11 verschiebt sich somit rückwärts, wobei die Kugeln 10 durch den Schrägflächen­ abschnitt 16 der Ringnut 14 in die Aufnahmebohrung 3 des Rohrteils 2 verdrängt werden. Die Kugeln 10 greifen somit an der Schrägfläche der Nut 27 an und arretieren damit den Wechselschaft an der Spindel 1.

In diesem Zustand legt sich das Innenende des Schaftteils 24 an der vorderen Stirnfläche des Ausstoßers 17 an, wäh­ rend dessen hintere Stirnfläche am Innenende der Aufnahme­ bohrung 3 anliegt.

Wenn die Belüftungsbohrung 5 des Rohrteils 2 verstopft ist oder Schmutz o. dgl. in den Raum zwischen der Innen­ umfangsfläche der Aufnahmebohrung 3 und der Außenumfangs­ fläche des Ausstoßers 17 eingedrungen ist und dadurch die gleichmäßige bzw. ruckfreie Verschiebung des Ausstoßers 17 behindert wird, kann letzterer zur Reinigung sei­ ner Umfangsfläche, der Belüftungsbohrung 5 und der Auf­ nahmebohrung 3 aus dem Rohrteil 2 herausgenommen werden. Zum Herausziehen des Ausstoßers 17 nach dem Herausziehen des Wechselschafts 23 aus der Spindel 1 wird ein mit einem Gewindeende versehener Stab in den Rohrteil 2 ein­ geführt und in die Gewindebohrung 20 des Ausstoßers 17 eingeschraubt. Letzterer kann sodann mittels dieses Ge­ windestabs aus dem Rohrteil 2 herausgezogen werden. Da hierbei die Anlagestufe 22 in leichter Anlageberührung mit den Kugeln 10 steht, wird der Ausstoßer 17 mit einer gewissen Kraft herausgezogen, um die Kugeln 10 radial bzw. seitwärts aus der Aufnahmebohrung 3 herauszudrücken.

Wenn der Ausstoßer 17 aus der Aufnahmebohrung 3 heraus­ gezogen worden ist, werden die Kugeln 10 nicht mehr durch den Ausstoßer 17 in ihrer Lage gehalten, während auch die Hülse 11 nicht mehr durch die Kugeln 10 arretiert ist. Die Hülse 11 verschiebt sich daher unter der Kraft der Schraubenfeder 13 in Rückwärtsrichtung. Diese Verschie­ bung wird durch den rückwärts von der verschiebbaren Hülse 11 vorgesehenen Anschlagring 1a begrenzt.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß die ringförmige Ausdrehung 21 am Vorderende des Außenumfangs des Ausstoßers 17 vorgesehen ist, während die Anlage­ stufe 22 an der Rückseite dieser Ausdrehung 21 angeord­ net ist, so daß die Vorwärtsverschiebung des Ausstoßers 17 beim Wechseln des Wechselschafts 23 durch die sich an die Anlagestufe 22 des Ausstoßers 17 anlegenden Kugeln 10 zwangsläufig begrenzt wird. Infolgedessen kann auf eine getrennte Steuer- bzw. Reguliereinrichtung für den Ausstoßer 17 verzichtet werden.

Fig. 5 veranschaulicht eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wechselspannfutters, bei welcher ein ringförmiger Federsitz 30 anstelle des erweiterten Ab­ schnitts 7 bei der vorher beschriebenen Ausführungsform am vordersten Ende des Rohrteils 2 angebracht ist. Der Federsitz 30 wird durch einen Sprengring 31 am Rohrteil 2 festgehalten. Bei dieser Ausführungsform ist anstelle des am hinteren Ende des Rohrteils vorgesehenen Anschlag­ rings 1a bei der vorher beschriebenen Ausführungsform ein erweiterter Abschnitt 32 vorgesehen.

Bei der weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist ein gleichzeitig als Federsitz dienender Sprengring 31 in die Umfangsfläche am Vorderende des Rohrteils 2 eingelassen.

Die Ringnut 14 der Hülse 11 ist dabei bis zum hinteren Ende der Hülse 11 verlängert. Der an der Spindel 1 aus­ gebildete erweiterte Abschnitt 32 ist in Vorwärtsrichtung verlängert und greift in den hinteren Abschnitt der Ring­ nut 14 in der verschiebbaren Hülse 11 ein.

Weiterhin ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 eine eine Relativdrehung verhindernde Sechskantbohrung 33 am Vorderende des Rohrteils 2 anstelle seiner Ansätze 8 bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform vorgesehen. An­ stelle der Ausnehmungen 26 am Basisende des Schaftteils 24 bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform ist wei­ terhin ein eine Relativdrehung verhindernder Ansatz 34 in Form einer Sechskantmutter am Basisende des Schaft­ teils 24 so angeordnet, daß er unter Verhinderung einer Relativdrehung in die Sechskantbohrung 33 eingreift. Die vordere Stirnfläche des Rohrteils 2 stößt dabei an die hintere Stirnfläche des Halterungsabschnitts 25 an, so daß die beim Bearbeitungsvorgang auf den Wechselschaft 23 gemäß Fig. 6 nach links wirkende Schubkraft durch diese Anlage aufgenommen wird. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 liegt daher das hintere Ende des Ausstoßers 17 nicht an der Bodenfläche der Aufnahmebohrung 3 an.

Ersichtlicherweise kann beim erfindungsgemäßen Wechsel­ spannfutter der beim Auswechseln des Wechselschafts wirk­ sam werdende Ausstoßer, welcher den Wechselschaft nach vorn drängt, in seiner Vorwärts-Ausstoßbewegung einfach durch die an ihm angeformte Ausdrehung und ohne die Not­ wendigkeit für irgendwelche speziellen Vorrichtungen be­ grenzt werden.

Claims (11)

1. Wechselspannfutter für ein Werkzeug, z. B. einen Bohrer oder Gewindebohrer, mit folgenden Merkmalen:

• - ein Rohrteil (2) einer Spindel (1) besitzt eine Aufnahme-Bohrung (3), in welche ein Schaftteil (24) eines Wechselschaftes (23) zur Halterung eines Werk­ zeugs auswechselbar einsetzbar ist;
• - am Schaftteil (24) des Wechselschaftes und am Rohrteil (2) sind Verbindungsmittel (8, 26) vorgesehen, um den Wechselschaft (23) drehfest mit der Spindel (1) zu verbinden;
• - auf dem Rohrteil (2) ist eine längsverschiebbare Hülse (11) aufgesetzt;
• - im Rohrteil (2) sind in Radialbohrungen mehrere Kugeln (10) angeordnet, welche in Richtung auf die Aufnahme­ bohrung (3) und aus ihr heraus verschiebbar sind, wobei die Kugeln bei in die Bohrung (3) eingetretenem Zustand in eine am einschiebbaren Ende des Wechsel­ schaftes (23) vorgesehene, ein Herausziehen des Wechselschaftes verhindernde Nut (27) einrasten;
• - in das innere Ende der Aufnahme-Bohrung ist ein Aus­ stoßer (17) eingesetzt, welcher durch eine Schrauben­ feder (19) in Auswärtsrichtung vorgespannt ist und bei einem Wechselvorgang den Wechselschaft (23) aus­ zustoßen vermag;

gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:

• - am Innenumfang der verschiebbaren Hülse (11) ist eine hinterschnittene Ringnut (14) ausgebildet, durch die bei Längsverschiebung der Hülse (11) die Kugeln in Richtung auf die Aufnahmebohrung (3) vorschiebbar bzw. aus ihr herausdrängbar sind;
• - am auswärts gerichteten Ende des zylindrischen, in der Aufnahmebohrung geführten Ausstoßers (17) ist eine umlaufende Ausnehmung (21) mit einer Anlagestufe (22) an ihrem hinteren Ende vorgesehen, die sich an die in die Bohrung ragenden Oberflächenteile der Kugeln (9) bei herausgezogenem Wechselschaft (23) anzulegen ver­ mag und ein weiteres Herausgleiten des Ausstoßers (17) nach außen verhindert.

2. Wechselspannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß eine zweite Schraubenfeder (13) zwischen der verschiebbaren Hülse (11) und dem Rohrteil (2) angeordnet ist und die Hülse (11) stets in Rückwärtsrichtung drängt und daß die hinterschnittene Ringnut (14) einen geraden, zurücklaufenden Abschnitt (15), welcher die Kugeln (10) aus der Aufnahme-Bohrung (3) im Rohrteil (2) austreten läßt, und einen sich in Vorwärtsrichtung an den geraden Abschnitt (15) anschließenden Schrägflächenabschnitt (16) umfaßt, welcher die Kugeln (10) in die Aufnahme­ bohrung (3) zu verdrängen vermag und der in Vorwärts­ richtung einen fortlaufend abnehmenden Durchmesser besitzt.

3. Wechselspannfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ein Herausziehen verhindernde Nut (27) am einsteckbaren Ende des Wechselschaftes (23) eine rückwärts geneigte, mit den Kugeln (10) in Eingriff bringbare Schrägfläche (28) aufweist.

4. Wechselspannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des hinteren Endes des Rohrteiles (2) Belüftungsbohrungen (5) vor­ gesehen sind, die einen Luftdurchtritt bei der Vorwärts- oder Rückwärtsverschiebung des Ausstoßers (17) zulassen.

5. Wechselspannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausstoßer (17) die Form eines Hohlzylinders aufweist, dessen zur Öffnung der Aufnahme-Bohrung (3) weisendes Ende (18) zumindest teil­ weise geschlossen ist, und daß die Schraubenfeder (19) sich mit einem Ende an dem geschlossenen Ende im Inneren des Ausstoßers (17) und mit ihrem anderen Ende in einer Vertiefung (6) an der inneren Bodenfläche der Aufnahme- Bohrung (3) abstützt.

6. Wechselspannfutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß im geschlossenen Ende des Ausstoßers (17) eine Gewindebohrung (20) zum Einschrauben eines mit Gewinde versehenen Stabes vorgesehen ist.

7. Wechselspannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der verschiebbaren Hülse (11) an der Spindel (1) ein Anschlagring (1a) zur Begrenzung der Rückwärtsverschiebung der Hülse (11) angeordnet ist.

8. Wechselspannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel (8, 26) zur drehfesten Verbindung von Wechselschaft (23) und Spindel (1) am Basisende des Schaftteiles (24) bzw. am offenen Ende des Rohrteils (2) vorgesehen sind.

9. Wechselspannfutter nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungsmittel zwei eine Relativ­ drehung verhindernde, am Vorderende des Rohrteiles (2) angeformte Ansätze (8) sowie zwei entsprechende, am Basis­ ende des Schaftteiles (24) ausgebildete und die Ansätze (8) aufnehmende Ausnehmungen (26) umfassen.

10. Wechselspannfutter nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungsmittel eine Arretier-Sechs­ kantausnehmung (33) im Vorderende des Rohrteiles (2) und einen entsprechenden Arretieransatz (34) in Form eines am Basisende des Schaftteiles (24) vorgesehenen und unter Herstellung einer drehfesten Verbindung in die Sechs­ kantausnehmung eingesetzten Sechskants umfassen.