DE3333646A1

DE3333646A1 - MACHINE TOOL WITH NECKLESS COUPLING FOR TOOLS AND TOOL HOLDERS AND QUICK-CHANGE METHOD FOR CUTTING TOOLS

Info

Publication number: DE3333646A1
Application number: DE19833333646
Authority: DE
Inventors: Stephen Sanaghan Rolling Meadows Ill. Duncan; Walter Goss St. Clair Shores Mich. Huber
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1982-09-21
Filing date: 1983-09-17
Publication date: 1984-04-05
Also published as: AU1927283A; GB2127333A; IT8322944A1; BR8305114A; ES8502014A1; ES525763A0; SU1199192A3; IT8322944A0; GB8325082D0; FR2533152A1; IT1164442B; JPS59175934A

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung eines schnellen Wechsels von Schneidwerkzeugen, die bei einer Werkzeugmaschine Verwendung finden, insbesondere auf eine halslose. Kupplung.The invention relates generally to an improved method and a device for performing a quick change of cutting tools in a machine tool Find use, especially on a neckless. Coupling.

Die gegenwärtig betriebenen üblichen und Spezialwerkzeugmaschinen zum Schneiden von Metall verwenden kraftgetriebene Spindeln und Werkzeuglagerungen, die zur Aufnahme eines Halswerkzeugs oder Halswerkzeughalters ausgelegt sind. Die Bezeichnung Hals bezieht sich in diesem Fall auf alle allgemein bekannten Halsvorrichtungen, wie beispielsweise V-Flansch, Morris-Schrägung, gerader Hals usw.The common and specialty machine tools currently in operation for cutting metal use power driven Spindles and tool bearings designed to receive a neck tool or neck tool holder. The designation Neck in this case refers to all commonly known neck devices, such as V-flange, Morris bevel, straight neck, etc.

Werkzeuge und Werkzeughalter, die einen Hals verwenden, wie beispielsweise ein V-Flanschhalter, haben den offensichtlichen Nachteil, daß sie sperrig sind und auch Probleme der Auswechselbarkeit von Werkzeugen zwischen Werkzeugmaschinen auf werfen, die für eine bestimmte Halsgröße des Halswerkzeughalters eingerichtet sind. Ein Beispiel hierfür ist gegeben durch eine lcraftgetriebene Spindel einer Maschine, die zur Aufnahme eines Halswerkzeughalters einer bestimmten Größe ausgelegt ist, vähi-end die um diese Maschine herum aufgestellten Werkzeugmaschinen zur Aufnahme von Werkzeughaltern anderer Formen oder Größen ausgelegt wurden. Hier ist es offensichtlich, daß jede Werkzeugmaschine in dieser Lage notwendigerweise ihren eigenen. Werkzeugvorrat oder Werkzeughaltervorrat vonTools and tool holders that use a neck, such as a V-flange holder, have the obvious one Disadvantage that they are bulky and also pose problems of interchangeability of tools between machine tools, which are set up for a specific neck size of the neck tool holder. An example of this is given by an lcraft-powered spindle of a machine that is used for recording a neck tool holder of a certain size, namely the machine tools set up around this machine designed to accommodate toolholders of other shapes or sizes. Here it is obvious that every machine tool in this position necessarily their own. Tool supply or tool holder supply of

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der besonderen Form und Größe haben müßte, für deren Aufnahme jede Maschine ausgelegt wurde. Demzufolge ist es für eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine mit einem Vorrat an Werkzeugen und Haltern, die im allgemeinen in einer Anzahl von 30 bis 50 Werkzeugen oder Werkzeugen mit ihren Haltern vorhanden sind,und denen zur Durchführung des·Schneidwerkzeugwechsels ein Roboter zugeordnet ist, ausgeschlossen, diese Werkzeuge mit anderen Maschinen zu teilen, die zur Aufnahme von Werkzeugen oder Werkzeughaltern mit anderen Halsgrößen oder -formen ausgestattet worden sind. Es ist somit ersichtlich, daß bei Aufstellung einer Maschine, die Hälse einer bestimmten Größe aufnimmt, neben einer Maschine, welche Hälse einer anderen Größe aufnimmt, diese beiden Maschinen ganz offensichtlich jeweils ihren eigenen gesonderten Vorrat an Werkzeugen und Werkzeughaltern haben müssen.of the particular shape and size that each machine was designed to accommodate. Hence it is for a numerically controlled machine tool with a supply of tools and holders, generally in a number from 30 to 50 tools or tools with their holders are available, and those for carrying out the cutting tool change a robot is assigned, excluded from sharing these tools with other machines that are used for recording have been fitted with different neck sizes or shapes by tools or toolholders. It can thus be seen that when a machine is set up, the necks of a certain size take up, in addition to a machine, which necks of a different size, these two machines obviously each have their own separate supply Must have tools and tool holders.

Ein weiteres ausgesprochenes Problem besteht bei Werkzeugmaschinen mit einer kraftgetriebenen Spindel, die zur Aufnahme eines Halswerkzeughalters ausgelegt ist, darin, daß die Konstruktion der Spindel beeinträchtigt wird, damit ein lichter Raum für den Hals vorgesehen werden kann. Ein Beispiel einer derartigen Beeinträchtigung besteht in der Übergröße des Lagers am Ende der Spindel, welches groß genug ausgelegt wird, lim die Spindel zu lagern und dennoch den Durchgang des Halses zu gestatten. Somit treten bei einer Spindel dieser Art alle konstruktionsbedingten Schwierigkeiten eher LagerungAnother distinct problem is with machine tools having a powered spindle adapted to receive a neck tool holder therein the construction of the spindle is compromised so that a clear space can be provided for the neck. An example One such disadvantage is the oversize of the bearing at the end of the spindle, which is designed large enough will be to rest the spindle and still allow the passage of the neck. Thus, this occurs with a spindle Kind of all construction-related difficulties rather storage

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mit Übergröße auf. Ein bedeutendes Problem, das einem sehr groß bemessenen Lager bei Verwendung gemeinsam mit einer kraftgetriebenen Spindel zugeschrieben werden kann, besteht darin, daß die Höchstgeschwindigkeit, bei welcher die Spindel über ausgedehnte Zeitspannen bei einer vorgegebenen Pferdestärke angetrieben werden kann, erheblich geringer ist als bei einer Spindel, die bei derselben vorgegebenen Pferdestärke ein kleineres Lager verwendet.with oversize on. A significant problem faced by a very large bearing when used in conjunction with a power driven spindle is that the maximum speed at which the spindle can be driven for extended periods of time at a given horsepower is significantly less than on a spindle that uses a smaller bearing for the same given horsepower.

Ein allgemein übliches Problem, welches Bedienungsmann und Hersteller von Werkzeugmaschinen bereits auf verschiedene Weisen zu überwinden versucht haben, ist das unvermeidliche Problem des Fressens des Halses in der Bohrung, in die er eingesetzt ist. Normalerweise ist irgendeine Schlagwirkung oder ein extrem hohes Maß an Druck erforderlich, um einen Hals aus der ihn aufnehmenden Bohrung zu befreien. Ein Werkzeug oder Werkzeughalter, die wiederholtem Fressen in einer Aufnahmebohrung und durch die verschiedenen Verfahren des Herausziehens hervorgerufenen Beanspruchungen ausgesetzt waren, zeigen häufig übermäßige Abnutzung oder Beschädigungen.A common problem which machine tool operators and manufacturers have already encountered Sages have tried to overcome the inevitable problem of the seizure of the neck in the hole in which it entered is used. Usually some form of impact or extremely high pressure is required to pull a To free the neck from the hole receiving it. A tool or tool holder capable of repetitive seizing in one Receiving bore and exposed to the stresses caused by the various extraction processes often show excessive wear or damage.

Ein noch weiteres Problem besteht bei dem Halswerkzeughalter darin, daß bei Einstellung des Schneidwerkzeugs relativ zu dem Halter eine besondere feste Halterung benötigt wird, um den Werkzeughalter so zu lagern, daß eine genaue Messung der Erstreckung des Schneidwerkzeugs von ihm fort durchgeführtStill another problem exists with the neck tool holder in that when adjusting the cutting tool relative to the holder a special fixed bracket is required to to store the tool holder so that an accurate measurement of the extent of the cutting tool is carried out away from it

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werden kann. Wegen der Notwendigkeit einer besonderen festen Halterung ist es dem Bedienungsmann der Werkzeugmaschine nicht unbekannt, eine Einstellung durch einfaches Aufrichten des Halswerkzeughalters auf seinem kleinen Ende und Messung von seiner Standfläche aus zu versuchen. Hierbei kann der Werkzeughalter umgeschlagen werden, was zu einem Ausschlagen des Schneidwerkzeugs führt. Dies ist offensichtlich ein äußerst schwerer wirtschaftlicher Verlust in Anbetracht der erheblichen Kosten der bei den hier in Betracht stehenden spanabhebenden Arbeitsgängen verwendeten Schneidwerkzeuge .can be. Because of the need for a special solid It is not unfamiliar to the machine tool operator to make an adjustment by simply erecting the bracket Trying the neck tool holder on its small end and measuring from its base. Here the tool holder be turned over, which leads to a knocking out of the cutting tool. Obviously this is an extreme severe economic loss in view of the considerable costs of the machining under consideration here Cutting tools used.

Werkzeugmaschinen werden im allganeinen für spanabhebende Präzisionsarbeiten verwendet und werden nach der allgemein in der Industrie bestehenden Neigung immer häufiger durch Computer gesteuert. Die Möglichkeit, spanabhebende Arbeiten sowie auch den Werkzeugwechsel bei hoher Geschwindigkeit durchführen zu können, ist ein sehr bedeutendes Erfordernis. Die Ermöglichung eines schnellen Werkzeugwechsels bei einer Anzahl Werkzeugmaschinen oder Revolverköpfen der Werkzeugmaschinen, die jeweils mit einer Anzahl auf ihnen gelagerter Schneidwerkzeuge ausgestattet sind, und die Ermöglichung der Verwendung eines gemeinsamen Vorrats von Schneidwerkzeugen mit standardisierten Kupplungen für diese selben Werkzeugmaschinen erbringt erhebliche Ersparnisse an Zeit und finanziellem Aufwand.Machine tools are generally used for machining Precision work is used and is becoming more and more common following the general tendency in the industry Computer controlled. The possibility of cutting work as well as changing tools at high speed To be able to perform is a very important requirement. Enabling a quick tool change in a number of machine tools or turret heads of the machine tools, which are each equipped with a number of cutting tools stored on them, and enable the Use of a common supply of cutting tools with standardized couplings for these same machine tools results in considerable savings in time and money.

Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung in der SchaffungAccordingly, it is an object of the invention to provide

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einer Schnellwechselkupplung, welche die beim Stand der Technik auftretenden Probleme im wesentlichen vermeidet.a quick-change coupling, which is the same as in the prior art essentially avoids occurring problems.

Im Zusammenhang mit dieser Aufgabe steht die Schaffung einer Schnellwechselkupplung, die relativ einfach und nicht kostspielig sowohl in der Herstellung als auch im' Gebrauch und dennoch über eine lange Lebensdauer im Betrieb bei mehrfachen Wiederverwendungen äußerst zuverlässig ist.Related to this task is the creation of a quick release coupling that is relatively simple and inexpensive both in manufacture and in use and yet over a long service life in operation at multiple Reuses is extremely reliable.

Insbesondere werden durch die Erfindung ein Werkzeug und ein Werkzeughalter geschaffen, die von einer Lagerung aus leicht in Eingriff und außer Eingriff gebracht werden können, ohne daß hierzu die Einwirkung äußerer Kräfte nötig wäre.In particular, a tool and a tool holder are created by the invention, which from a storage can be easily engaged and disengaged without the action of external forces being necessary.

Das Werkzeug oder der Werkzeughalter gemäß der Erfindung beinhaltet außerdem mechanische Einrichtungen zum Ziehen desselben in die Nähe der Werkzeuglagerung und ist einer Selbstzentrierung beim Heranziehen an die Lagerung fähig, ermöglicht die Übertragung einer positiven Antriebskraft über die Kupplung bei Verwendung mit einer kraftgetriebenen Spindel, beinhaltet Vorkehrungen zur Aufnahme von Abfall, der sich möglicherweise in der Kupplung gesammelt hat, und ist in der Lage, ein in die eine oder andere. Richtung aufgebrachtes Drehmoment aufzunehmen. The tool or tool holder according to the invention includes in addition, mechanical devices for pulling the same in the vicinity of the tool storage and is a self-centering Capable of being pulled to the bearing, enables positive driving force to be transmitted via the clutch when used with a powered spindle Take precautions for any waste that may arise has gathered in the clutch and is able to put one in one way or the other. Direction to absorb applied torque.

Ein besonderes Merkmal richtet sich auf eine Schnellwechsel-A special feature is aimed at a quick-change

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kupplung und ein Verfahren zur Benutzung der Kupplung zur Standardisierung von Werkzeugmaschinen und damit zur Ermöglichung einer Bevorratung einer Anzahl Werkzeugmaschinen mit Schneidwerkzeugen von einem gemeinsamen Vorratslager, wobei jedes gelagerte Schneidwerkzeug einen Universalkupplungsabschnitt enthält. Außerdem hat bei dieser Kupplung jeder der Kupplungsabschnitte eine standardisierte Form, und die radiale Ausdehnung eines Kupplungsabschnitts ist unbedeutend, solange zueinander passende Abschnitte der Kupplung vorhanden sind. -coupling and a method of using the coupling for standardization of machine tools and thus to enable a number of machine tools with cutting tools to be stored from a common supply store, each stored cutting tool having a universal coupling section contains. In addition, in this coupling, each of the coupling portions has a standardized shape, and the radial extent of a coupling section is insignificant so long matching sections of the coupling are available. -

"Das Werkzeug oder der Werkzeughalter gemäß der Erfindung enthält ferner Mittel zur Aufnahme der Robotereinrichtungen eines Schnellwechselsystems, so daß das Werkzeug oder der Werkzeughalter zwischen einer Lagermöglichkeit und der Werkzeuglagerung leicht hin- und herbewegt werden kann."The tool or the tool holder according to the invention also contains means for receiving the robot devices a quick-change system, so that the tool or the tool holder between a storage option and the tool storage can be easily moved back and forth.

Vor allem schafft die Erfindung ein Werkzeug oder einen Werkzeughalter, der wiederholt mit einer Werkzeuglagerung gekuppelt und entkuppelt werden kann, ohne die Genauigkeit und Wirksamkeit der Kupplung zu beeinträchtigen; wobei sichergestellt ist, daß die Genauigkeit der Ausrichtung des Werkzeugs oder Werkzeughalters während seiner mehrfachen Wiederverwendungen aufrechterhalten bleibt und das Auslaufen und die Präzession des Schneidwerkzeugs relativ zu einer Spindel bei Verwendung der Kupplung in Verbindung mit einer umlaufenden Spindel auf ein Minimum herabgesetzt werden.Above all, the invention creates a tool or a tool holder, that can be repeatedly coupled and uncoupled from a tool storage without compromising accuracy and effectiveness affect the clutch; ensuring that the accuracy of the alignment of the tool or Tool holder is maintained during its multiple reuses and the leakage and precession of the cutting tool relative to a spindle when using the coupling in connection with a rotating spindle be reduced to a minimum.

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Kurz gesagt, schafft die Erfindung gemäß der obigen Aufgabe und den genannten Merkmalen eine neuartige Schnellwechselkupplung und ein Verfahren zu ihrer Verwendung.In short, according to the above object and the features mentioned, the invention provides a novel quick-change coupling and a method of using them.

Nach einem Merkmal der Erfindung- enthält die hier offenbarte Schnellwechselkupplung ein Paar komplementärer" miteinander kämmender Abschnitte, welche selbstzentrierend ineinandergreifen und bei Übertragung eines Drehmoments auf sie im
wesentlichen kein Spiel haben. In einer bevorzugten Ausführungsform haben die miteinander kämmenden Abschnitte jeweils allgemein radial verlaufende Zähne.According to a feature of the invention, the quick-change coupling disclosed here contains a pair of complementary "intermeshing sections which interlock in a self-centering manner and when a torque is transmitted to them
essentially have no game. In a preferred embodiment, the intermeshing sections each have generally radially extending teeth.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung richtest sich auf die Entfernung und den Austausch eines Schneidwerkzeugs auf einer Lagerung in der schnellstmöglichen ¥eise und die Ausschaltung mehrfacher gesonderter Werkzeugzubringer für gesonderte
Maschinen.Another feature of the invention is directed towards the removal and replacement of a cutting tool on a storage unit in the fastest possible way and the elimination of multiple separate tool feeders for separate ones
Machinery.

Die Erfindung wird am besten verständlich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:The invention can best be understood from the following description when taken in conjunction with the accompanying drawings. Show it:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Abschnitts einer Maschinenwerkzeugspindel und eines Werkzeughalters nach dem Stand der Technik,1 is a partially sectioned view of a portion of a machine tool spindle and a tool holder According to the state of the art,

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Pig« 2 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Teils einer Maschinenwerkzeugspindel und eines Werkzeughalters mit der Kupplung gemäß der Erfindung,Pig «2 is a partially sectioned view of part of a machine tool spindle and a tool holder the coupling according to the invention,

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung der Pfeile 3-3 der Fig. 2 bei Darstellung eines Teils einer Ausführungsform der mit der Spindel verbundenen Kupplung,FIG. 3 is a view in the direction of arrows 3-3 in FIG. 2 when showing part of an embodiment of FIG coupling connected to the spindle,

FIg₉ h eine teilweise geschnittene Ansicht in Richtung der Pfeile k-h der Fig. 2 bei Darstellung einer Ausführungsform des Abschnitts der Kupplung in Verbindung mit dem Werkzeughalter,Figure ₉ h is a partially sectioned view in the direction of the arrows kh of Fig. 2 in view of an embodiment of the section of the coupling in connection with the tool holder,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Schneidwerkzeugs unter Verkörperung der Grundsätze gemäß der Erfindung, und5 is a side view of a cutting tool with embodiment the principles according to the invention, and

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Ansicht im Querschnitt bei Darstellung der miteinander kämmenden Zähne der Antriebskupplung gemäß der Erfindung. 6 is a partially sectioned view in cross section showing the meshing teeth of the drive coupling according to the invention.

Die hier offenbarte Kupplung wird zum Zwecke der Erläuterung in Verbindung mit einer kraftgetriebenen Spindel gezeigt. Es ist jedoch zu beachten, daß es in der Technik bekannt ist, Werkzeuge und Werkzeughalter auf kraftgetriebenen Stößeln zu lagern, wo das Werkzeug oder der Werkzeughalter nicht drehbar ist. Es ist auch bekannt, Werkzeuge und Werkzeughalter aufThe coupling disclosed herein is shown in conjunction with a power spindle for purposes of illustration. It however, it should be noted that it is known in the art to mount tools and tool holders on power operated rams store where the tool or tool holder cannot rotate is. It is also known to have tools and tool holders on it

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mehrflächigen RevoIverköpfen zu lagern, wobei ein einziges Werkzeug einem umlaufenden "Werkstück zur Bearbeitung desselben zugewendet ist.multi-surface turret heads to store, with a single Tool is facing a rotating "workpiece for machining the same.

Es wird nunmehr auf die Zeichnungen, und zwar zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, in welcher ein allgemein üblicher Halswerkzeughalter 12 gezeigt ist, der in der Industrie allgemein als V-Flanschhalter bezeichnet wird, sowie eine kraftgetriebene Spindel Ik einer Werkzeugmaschine 16, die zur Aufnahme des Haiswerkzeughalters 12 ausgelegt ist. Es handelt sich hier um eine der in der Industrie ^bevorzugten Werkzeughalterarten mit einem Flansch 18, der eine im wesentlichen V-förmige Nut 20 aufweist zur Erfassung durch die der Werkzeugmaschine 16 zugeordneten Robotereinrichtungen. Die Robotereinrichtungen sind insbesondere geeignet zum Herausziehen des Werkzeughalters 12 aus dem Ende der kraftgetriebenen Spindel 14 und zur Bewegung des Werkzeughalters 12 vorwärts und rückwärts zwischen einer Speicherstellung (nicht gezeigt) und dem Ende der Spindel. Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält der bekannte Werkzeughalter 12 ein Ende 22 zur Aufnahme eines Werkzeugs (nicht gezeigt) und ein Ende 2h mit einem abgeschrägten Hals 26.In dem körperfemen Ende des abgeschrägten Halses 26 ist eine Gewindebohrung 28 gezeigt, die von der Zugstange 2,0 der Werkzeugmaschine 16 erfaßt werden kann, um den Werkzeughalter 12 relativ zu dem Ende der Spindel 14 axial zu ziehen und zu halten. Die Übertragung des Dreh-Referring now to the drawings, initially to Fig. 1, there is shown a common neck tool holder 12, commonly referred to in the industry as a V-flange holder, and a power tool spindle Ik of a machine tool 16 which is used for Recording of the shark tool holder 12 is designed. This is one of the types of tool holder preferred in industry, with a flange 18 which has an essentially V-shaped groove 20 for detection by the robot devices assigned to the machine tool 16. The robotic devices are particularly suitable for withdrawing the tool holder 12 from the end of the powered spindle 14 and moving the tool holder 12 back and forth between a storage position (not shown) and the end of the spindle. As shown in Fig. 1, the known tool holder 12 includes an end 22 for receiving a tool (not shown) and an end 2h with a tapered neck 26. In the distal end of the tapered neck 26 is shown a threaded bore 28 extending from the Drawbar 2.0 of the machine tool 16 can be detected in order to axially pull the tool holder 12 relative to the end of the spindle 14 and to hold it. The transmission of the rotary

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moments von der kraftgetriebenen Spindel 14 auf den Werkzeughalter 12 erfolgt durch ein Paar Keile (nicht gezeigt^ die den Flansch 20 des Werkzeughalters 12 mit der Spindel 14 mechanisch in Eingriff bringen. Diese Art Zusammenwirkung, d.h. Keile und Schlitze (nicht gezeigt), die die allgemein übliche Art einer gegenseitigen Verbindung von Werkzeughaltern dieser Art darstellt, läßt ein erhebliches Spiel des Werkzeughalters 12 relativ zu der Spindel 14 zu. Wenn ein Werkzeughalter der in Fig. 1 gezeigten Art bei einer Werkzeugmaschine verwendet werden soll, ist es erforderlich, die Spindel 14 so abzuwandeln, daß sie eine kegelstumpfförmige Bohrung 32 enthält, die von einer besonderen Abmessung ist, um die jeweilige Abmessung der Schrägung 26 des Halswerkzeughalters 12 eng anliegend aufzunehmen. Infolge der Tatsache, daß das Ende der kraftgetriebenen Spindel 14 so eingerichtet ist, daß sie den Hals 24 eines Halswerkzeughalters 12 aufnimmt, sollte beachtet werden, daß die Größe des Lagers 34 und seine Stellung insofern beeinträchtigt wird, als das Lager 2>h von größerem Durchmesser sein muß, um den Durchgang des Halses 24 des Werkzeughalters 12 zu ermöglichen; Wie im weiteren Verlauf dieser Beschreibung noch erörtert wird, sind mit der Überwachung der Größe und der Stellung der Lagerung bestimmte Vorteile verbunden.torque from the power spindle 14 to the tool holder 12 is provided by a pair of keys (not shown) which mechanically engage the flange 20 of the tool holder 12 with the spindle 14. This type of interaction, i.e., keys and slots (not shown) that the A common type of mutual connection of tool holders of this type allows considerable play of the tool holder 12 relative to the spindle 14. If a tool holder of the type shown in FIG can be modified to include a frustoconical bore 32 which is of a particular dimension to closely accommodate the respective dimension of the slope 26 of the neck tool holder 12. Due to the fact that the end of the powered spindle 14 is adapted to accommodate the Neck 24 of a neck tool holder 12, it should be noted that the size of the bearing 34 and its position is adversely affected in that the bearing 2> h must be of larger diameter to permit the passage of the neck 24 of the tool holder 12; As will be discussed later in this specification, there are certain advantages associated with monitoring the size and location of the bearing.

Es wird nunmehr auf Fig. 2 Bezug genommen, die einen Werkzeughalter 4o bei Befestigung an einer kraftgetriebenen Spindel 42 einer Werkzeugmaschine 44 mittels einer Kupplung 46 zeigt,Reference is now made to Fig. 2, which shows a tool holder 4o when attached to a power-driven spindle 42 shows a machine tool 44 by means of a coupling 46,

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welche die Gedanken der vorliegenden Erfindung verkörpert. Der Werkzeughalter 4θ mit dem Ende 48, welcher lediglich zur Veranschaulichung und in Kenntnis der Möglichkeit der Verwendung jeglicher bekannter Werkzeugbefestigungsvorrichtungen an seiner statt gezeigt wird, hat eine Längsachse 50, an deren einem Ende eine Bohrung 5^ zur Aufnahme des Halses eines Schneidwerkzeugs (nicht gezeigt) und an deren anderem Ende ein radial gelegener erster Abschnitt 54 der Kupplung 46 vorhanden ist. Die Bohrung 52 enthält Verriegelungsschrauben (nicht gezeigt) zur Befestigung des Halses eines Schneidwerkzeugs (nicht gezeigt) relativ, zu ihr. Koaxial zu der Längsachse 50 des Werkzeughalters 4θ erstreckt sich eine Gewindebohrung $h zur Aufnahme des Gewindeendes $6 der Zugstange 58 der Werkzeugmaschine 44, deren Notwendigkeit im Anschluß hieran erläutert wird. Es ist auch zu beachten, daß die betreffende Zugstange 58 und die Einrichtungen zur Befestigung derselben an dem Werkzeughalter 4θ, beispielsweise die Gewindebohrung lediglich zur Erläuterung gezeigt wird unter der Voraussetzung, daß jegliche der bekannten Befestigungseinrichtungen, die für die Befestigung einer Zugstange an einem Werkzeug oder Werkzeughalter benutzt werden, hier zum Einsatz kommen kann. Der Werkzeughalter 40 weist einen üblichen Flansch 60 auf mit einer darin gebildeten V-förmigen Nut 62, so daß er durch die der·Werkzeugmaschine 44 zugeordneten Robotereinrichtungen erfaßt werden kann, um die Bewegung des Werkzeughalters 40 zu und von dem Lagerbereich (nicht gezeigt) und dem Ende derwhich embodies the spirit of the present invention. The tool holder 4θ with the end 48, which is shown for the purpose of illustration only and in the knowledge of the possibility of using any known tool fastening device in its place, has a longitudinal axis 50 at one end of which a bore 5 ^ for receiving the neck of a cutting tool (not shown ) and at the other end of which there is a radially located first section 54 of the coupling 46. Bore 52 contains locking screws (not shown) for securing the neck of a cutting tool (not shown) relative to it. A threaded hole $ h extends coaxially to the longitudinal axis 50 of the tool holder 4θ for receiving the threaded end $ 6 of the pull rod 58 of the machine tool 44, the necessity of which will be explained below. It should also be noted that the tie rod 58 in question and the means for attaching the same to the tool holder 4θ, e.g. Tool holder are used, can be used here. The tool holder 40 has a conventional flange 60 with a V-shaped groove 62 formed therein so that it can be grasped by the robotic devices associated with the machine tool 44 to permit movement of the tool holder 40 to and from the storage area (not shown) and the end of

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Spindel kZ durchzuführen. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist das Lager 6k in seinem Gesamtdurchmesser erheblich kleiner im Vergleich zu dem Lager 3k der bekannten Vorrichtung 12. Dies wird gezeigt, um darzustellen, in wie erheblichem Maße die Größen der Lagerungen 3^ und 36 schwanken können, wenn eine vorgegebene Anzahl Pferdestärken und ein identisches Schneidwerkzeug (nicht gezeigt) als Konstante gegeben sind. Es ist somit ersichtlich, daß außer für die Aufnahme der Zugstange 58 keinerlei besondere Vorkehrungen in der Spindel kO erforderlich sind» Es sollte beachtet werden, daß es hier ins Auge gefaßt ist, eine übliche Bajonettlagerung sowie andere mechanische Vorrichtungen zur Befestigung des Werkzeughalters in der Nähe des Endes der Spindel zu verwenden und d-adurch die Notwendigkeit der Zugstange auszuschalten. In diesem letztgenannten Fall kann das Lager 6k sogar noch kleiner sein. Wie in der Technik bekannt, kann ein kleineres Lager bei höheren Drehzahlen gefahren werden als ein größeres Lager aus demselben Material bei geringerem Wärmeaufbau usw. To carry out spindle kZ. As shown in Fig. 2, the bearing 6k is considerably smaller in overall diameter compared to the bearing 3k of the known device 12. This is shown to illustrate how significantly the sizes of the bearings 3 ^ and 36 can vary when a predetermined number of horsepower and an identical cutting tool (not shown) are given as constants. It can thus be seen that no special precautions are required in the spindle kO except for the reception of the tie rod 58. It should be noted that a common bayonet mounting and other mechanical devices for fastening the tool holder in the vicinity are envisaged of the end of the spindle and d-by eliminating the need for the pull rod. In this latter case, the bearing 6k can be even smaller. As is known in the art, a smaller bearing can run at higher speeds than a larger bearing made from the same material with less heat build-up, etc.

Es wird nunmehr, auf die Figuren 3 ^unc* k Bezug genommen, in welchen die zwei komplementären Abschnitte 66,68 des Lagers k6 der vorliegenden Erfindung gezeigt sind. Es ist darauf hin- " zuweisen, daß hier eine besondere Zahnform offenbart und diskutiert wird, daß es jedoch andere Zahnformen gibt, welche den Zweck der vorliegenden Erfindung erfüllen. Wie in Fig. 3 gezeigt, enthält der mit der Fläche der Spindel k2 verbundeneReference is now made to Figures 3 and k , in which the two complementary sections ^{66, 68 of} the bearing k6 of the present invention are shown. It should be understood that a particular tooth shape is disclosed and discussed herein, but that there are other tooth shapes which will serve the purpose of the present invention. As shown in Figure 3, the one associated with the face of the spindle includes k2

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Abschnitt 66 der Kupplung 46 bogenförmig ausgebildete Zähne 70, die sich von dem Außenumfang nach innen erstrecken. Die Zähne sind gleichmäßig beabstandet oder in einem Muster vollständig um den Umfang (nicht gezeigt) des Kupplungsabschnitts 66 herum angeordnet. Jeder der bogenförmig ausgebildeten Zähne 70 hat zwei Seitenflächen, eine konkave oder Innenseite J2 und eine konvexe oder Außenseite 7^· Für diese besondere Zahnform ist ein Kontaktpunkt P auf einer der Seiten vorhanden, es ist ein zugeordneter Spiralwinkel A₁ und ein zugeordneter Druckwinkel B₁ (siehe Pig. 6) vorhanden. Bei Bezugnahme auf Fig. 4 ist ersichtlich, daß das erzeugte Zahnmuster ein Spiegelbild des Zahnmusters entsprechend der Darstellung in Fig. 3 ist. Jeder Zahn 76 des Kupplungsabschnitts 68 hat einen Kontaktpunkt P auf jeder konkaven Fläche 78 oder konvexen Fläche 80 desselben und einen Spiralwinkel A„ und einen Druckwinkel B_p (Fig. 6), die gleich den Winkeln A₁ und B₁ für den zugeordneten Kontaktpunkt P jedes Zahnes 70 des in Fig. 3 gezeigten Kupplungsabschnitts 66 sind. Es ist hier zu erwähnen, daß, während in dj„eser Beschreibung andere Zahnformen in Betracht gezogen werden, es auch einzubeziehen ist, daß das erzeugte Zahnschema in seiner Erstreckung um die Flächen der Kupplungsabschnitte herum nicht kontinuierlich zu sein braucht. Es sollte auch wiederum beachtet werden, daß jegliche Bezugnahme auf Zähne selbstvex-ständlich einschließt, daß jegliche radial gelegenen Einrichtungen, die den Zweck der vorliegenden Erfindung erfüllen, hier auch mit in Betracht zu ziehen sind.Section 66 of the coupling 46 arcuate teeth 70 extending inwardly from the outer circumference. The teeth are evenly spaced or arranged in a pattern all the way around the circumference (not shown) of the coupling portion 66 . Each of the arcuate teeth 70 has two side surfaces, a concave or inner side J2 and a convex or outer side 7 ^ · For this particular tooth shape, there is a contact point P on one of the sides, there is an associated spiral angle A ₁ and an associated pressure angle B ₁ (see Pig. 6) available. Referring to FIG. 4, it can be seen that the generated tooth pattern is a mirror image of the tooth pattern as shown in FIG. Each tooth 76 of the coupling section 68 has a contact point P on each concave surface 78 or convex surface 80 thereof and a helix angle A ″ and a pressure _{angle B p} (FIG. 6) which are equal to the angles A ₁ and B ₁ for the associated contact point P each tooth 70 of the coupling portion 66 shown in FIG. 3. It should be mentioned here that, while other tooth shapes are taken into account in this description, it should also be taken into account that the tooth pattern generated need not be continuous in its extension around the surfaces of the coupling sections. Again, it should be noted that any reference to teeth automatically implies that any radially located devices that fulfill the purpose of the present invention are also to be taken into account here.

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Es wird nunmehr wiederum auf die Figuren 3 und h Bezug genommen, aus denen ersichtlich ist, daß allgemein radial gelegene Zähne 17 und 76 vorgesehen sind, die bei ihrer radialen Erstreckung nach außen ständig in ihrer Dimension zunehmen. Demgemäß kann ein Kupplungsabschnitt (nicht gezeigt) von einem bestimmten Durchmesser einen zweiten Kupplungsabschnitt (nicht gezeigt) von einem unterschiedlichen Durchmesser aufnehmen, solange sie Zahneinrichtungen enthalten, die bei einem beiden Abschnitten gemeinsamen Durchmesser miteinander in Eingriff kommen. Somit kann eine Spindel mit einem ihr zugeordneten ersten Abschnitt von einem ersten Durchmesser von ihr anzutreibende ¥erkzeuge oder !Werkzeughalter aufnehmen, die einen anderen Durchmesser haben. Im Idealfall ist der Durchmesser des der Spindel zugeordneten Kupplungsabschnitts größer als der Durchmesser des dem Schneidwerkzeug zugeordneten Kupplungsabschnitts, während es möglicherweise nicht für unbedingt vorteilhaft gehalten wird, ein Schneidwerkzeug von einem ihm zugeordneten Kupplungsabschnitt antreiben zu lassen, dessen Durchmesser erheblich größer ist als der Durchmesser des der Spindel zugeordneten Kupplungsabschnitts. Es ist zu beachten, daß das übertragene Drehmoment durch die Drehzahl der Spindel und das Ausmaß der Zusammenwirkung des Schneidwerkzeugs mit einem Substrat gesteuert werden kann.Reference is now again made to FIGS. 3 and h , from which it can be seen that teeth 17 and 76 which are generally located radially are provided, which constantly increase in dimension as they extend radially outward. Accordingly, a coupling portion (not shown) of a certain diameter can receive a second coupling portion (not shown) of a different diameter so long as they include tooth devices which mesh with each other at a diameter common to both portions. Thus, a spindle with a first section of a first diameter assigned to it can accommodate tools or tool holders to be driven by it, which have a different diameter. Ideally, the diameter of the coupling section assigned to the spindle is larger than the diameter of the coupling section assigned to the cutting tool, while it may not be considered to be absolutely advantageous to have a cutting tool driven by a coupling section assigned to it, the diameter of which is considerably larger than the diameter of the the spindle associated coupling section. It should be noted that the torque transmitted can be controlled by the speed of rotation of the spindle and the degree of interaction of the cutting tool with a substrate.

Figo 6 zeigt den Kämmeingriff der Zähne 70 und T6 von zwei Kupplungsabschnitten 66 und 68 mit einem lichten Raum 82 in6 shows the meshing engagement of the teeth 70 and T6 of two coupling sections 66 and 68 with a clear space 82 in

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der Wurzel jedes Zahnes 70 und J6 zur Aufnahme von Abfall, der sich möglicherweise auf den Zahnflächen gesammelt hat. Abfallteile, die den vollen Eingriff der Zähne 70 und J6 behindern könnten, können somit während des Kämmeingriffs der Zähne in den lichten Raum 82 gewischt werden. Es sei darauf hingewiesen, daß der lichte Raum 82 für den Gedanken des Kuppeins und Entkuppeins nicht kritisch ist und bei bestimmten Anwendungsfällen in Fortfall kommen kann. Der in Fig. 6 gezeigte offene lichte Raum 82 würde nicht unbedingt wünschenswert sein, wenn beim Durchfluß des Kühlmittels Schwierigkeiten auftreten wurden infolge der gegenseitigen Verbindung der lichten Räume 82 mit Öffnungen (nicht gezeigt) in der Spindel und dem Werkzeug oder Werkzeughalter für den Durchfluß des Kühlmittels.the root of each tooth 70 and J6 to contain debris that may have accumulated on the tooth surfaces. Debris that could hinder the full engagement of the teeth 70 and J6 can thus be wiped into the clear space 82 during the meshing engagement of the teeth. It should be pointed out that the clear space 82 is not critical for the idea of coupling and uncoupling and can be omitted in certain applications. The open clear space 82 shown in Fig. 6 would not necessarily be desirable if difficulties were encountered in the flow of coolant due to the interconnection of the clear spaces 82 with openings (not shown) in the spindle and the tool or tool holder for the flow of the Coolant.

Fig. 5 zeigt ein Schneidwerkzeug 84 mit einem Abschnitt 68 der Kupplung 46, die als ein Teil von ihm einstückig daran angeformt ist. Eingeschlossen als ein integrierter Teil des Schneidwerkzeugs sind diejenigen Merkmale, die erforderlich sind zur Erleichterung der Erfassung durch die der Werkzeugmaschine zugeordneten Robotereinrichtungen (nicht gezeigt) zur Bewegung des Schneidwerkzeugs 84 zu und von einer Lagereinrichtving (nicht gezeigt) und der Spindel 42 der Werkzeugmaschine 44. Durch die angegebene Entfernung D ist leicht ersichtlich, daß die Gesamtlängenabmessung dieser einheitlichen Vorrichtung 84 erheblich geringer sein kann als die einer aus Werkzeughalter und Schneidwerkzeug bestehenden5 shows a cutting tool 84 with a section 68 the coupling 46 integrally formed thereon as part of it. Included as an integrated part of the Cutting tool are those features that are required to facilitate detection by that of the machine tool associated robotic devices (not shown) for moving the cutting tool 84 to and from a storage facility (not shown) and the spindle 42 of the machine tool 44. The indicated distance D is easy It can be seen that the overall length dimension of this unitary device 84 can be considerably less than that one consisting of a tool holder and cutting tool

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Kombination, die notwendigerweise die Konstruktion für die Befestigung des Schneidwerkzeugs an dem Halter einschließt. Demzufolge kann durch Ausschaltung des Bohrungsabschnitts eines Halters und der zugehörigen Konstruktion und des Abschnitts eines Schneidwerkzeugs, der zur Zusammenwirkung mit dem Bohrungsabschnitt (nicht gezeigt) erforderlich ist, die Gesamtlängenabmessung D des einstückig ausgebildeten Schneidwerkzeugs erheblich vermindert werden. Der offensichtliche Vorteil einer solchen Formgebung besteht darin, daß bei einer Begrenzung des Bereichs, in welchem das Schneidwerkzeug verwendet wird, ein größeres Ausmaß an Flexibilität in der Größe der zu bearbeitenden Gegenstände gegeben ist. Der Ausdruck Schneidwerkzeug schließt in seiner Verwendung in dieser Beschreibung alle üblichen Arten Schneidwerkzeuge ein, beispielsweise Einsatzmesser, Karbidschneidspitzen usw.Combination that necessarily includes the structure for securing the cutting tool to the holder. Accordingly, by eliminating the bore portion of a holder and the associated structure and portion a cutting tool that is designed to cooperate with the Bore section (not shown) is required, the Overall length dimension D of the one-piece cutting tool can be reduced considerably. The obvious advantage of such a shape is that when a Limitation of the area in which the cutting tool is used there is a greater degree of flexibility in the size of the objects to be processed. The expression Cutting tool as used in this specification includes all common types of cutting tools, for example Insert knives, carbide cutting tips, etc.

In einer wahlweise möglichen Alternative können die in den Figuren 3 und 4 gezeigten Kupplungsabschnitte 66 und 68 einstückig als ein Teil des Endes der kraftgetriebenen Spindel 42 oder der Werkzeuglagerung (nicht gezeigt) bzw. des Werkzeugs 84 oder Werkzeughalters 4θ ausgebildet werden. Es sei auch darauf hingewiesen, daß jeder der Abschnitte 66 und 68 der Kupplung 46 getrennt geformt und anschließend an der Spindel 42 oder der Werkzeuglagerung (nicht gezeigt) bzw. dem Werkzeug 84 oder Werkzeughalter 4θ befestigt werden kann. Bei Ausbildung der Kupplungsabschnitte 66 und 68 als getrennte Teile ist es dann erforderlich, daß jeder der Abschnitte soIn an alternatively possible alternative, the coupling sections 66 and 68 shown in FIGS. 3 and 4 can be formed in one piece as part of the end of the power-driven spindle 42 or the tool mounting (not shown) or of the tool 84 or tool holder 4θ. It should also be understood that each of the sections 66 and 68 of the coupling 46 can be separately molded and then attached to the spindle 42 or tool mount (not shown) or tool 84 or tool holder 40. When forming the coupling sections 66 and 68 as separate parts, it is then necessary that each of the sections so

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- J)U -■·- -- J) U - ■ · - -

befestigt wird, daß er relativ zu der Umlaufachse der Spindel hZ oder der Werkzeuglagerung (nicht gezeigt) bzw. des Werkzeugs 84 oder Werkzeughalters kO zentriert ist. Vie Fachleute auf diesem Gebiet einsehen werden, kann die Befestigung der getrennten Stücke durch beliebige Einrichtungen (nicht gezeigt), wie beispielsweise Bolzen, Schweißen usw. durchgeführt werden. Demzufolge sollte klar sein, daß durch Ausbildung der Kupplung sab schnitte als getrennte Teile ein Verbinder gebildet wurde. Während auf jedem der Kupplungsabschnitte 66 und 68 ein Ring im wesentlichen radial gelegener Zähne dargestellt ist, wird doch auch in Betracht gezogen, daß auf jedem Abschnitt der Kupplung eine Anzahl Zahnbänder (nicht gezeigt) vorgesehen werden kann. Jedes diesel· Bänder kann relativ zu den anderen Bändern radial angeordnet sein. Wenn Zahnbänder von allgemein bogenförmiger Gestalt benutzt werden, kann jedes Band so ausgebildet sein, daß seine Zähne in einer vorgegebenen Richtung gekrümmt sind. Durch Verwendung von Zahnbändern, welche sich bei verschiedenen radialen Abständen in verschiedene vorgegebene Richtungen erstrecken, können offensichtlich Werkzeughalter verschiedener Durchmesser selektiv zum selektiven Eingriff in ein bestimmtes Band ausgelegt werden. In der wahlweise möglichen Ausführungsform kann ein Eingriff eines bestimmten Werkzeugs oder Werkzeughalters infolge Unfähigkeit des darauf befindlichen Kupplungsabschnitts zur Zusammenwirkung mit dem Kupplungsabschnitt auf der Lagerung oder der Spindel ausgeschaltet werden. Somit kann die Selektivitätis attached that it is centered relative to the axis of rotation of the spindle hZ or the tool mounting (not shown) or the tool 84 or tool holder kO . As will be appreciated by those skilled in the art, the attachment of the separate pieces can be accomplished by any means (not shown) such as bolts, welding, and the like. Accordingly, it should be understood that a connector was formed by forming the coupling sab sections as separate parts. While a ring of generally radially located teeth is shown on each of the coupling sections 66 and 68, it is contemplated that a number of toothed belts (not shown) may be provided on each section of the coupling. Each of these belts can be arranged radially relative to the other belts. When toothed belts of generally arcuate shape are used, each belt can be formed so that its teeth are curved in a predetermined direction. Obviously, by using toothed bands which extend at different radial distances in different predetermined directions, tool holders of different diameters can be selectively designed for selective engagement with a particular band. In the optionally possible embodiment, an engagement of a certain tool or tool holder as a result of the inability of the coupling section located thereon to interact with the coupling section on the bearing or the spindle can be switched off. Thus, the selectivity

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hinsichtlich der von einer bestimmten Spindel aufzunehmenden Schneidwerkzeuge gesteuert werden. In einer Situation, wo rechts- und linksschneidende Schneidwerkzeuge verwendet werden, ist es offensichtlich unerwünscht, ein falsches Schneidwerkzeug in Eingriff zu bringen, da beim Rückwärtslauf eines Schneidwerkzeugs hohe Beanspruchungen und Reibungen auftreten und das Schneidwerkzeug möglicherweise zerstört werden kann.be controlled with regard to the cutting tools to be picked up by a particular spindle. Obviously, in a situation where right and left cutting tools are used, it is undesirable to engage the wrong cutting tool because of the high stresses and friction involved in reversing a cutting tool and potentially damaging the cutting tool.

Ein deutlicher Vorteil der Verwendung eines Werkzeugs 8k oder Werkzeughalters kO der hier offenbarten Art besteht dax'in, daß der Benutzer vorteilhafterweise die Messung der axialen Ausdehnung des Schneidwerkzeugs einfach durch Aufsetzen des Werkzeugs 84 oder Werkzeughalters 40 auf einer planaren Oberfläche bei Auflage der Zähne 1[6 des Kupplungsabschnitts dagegen und Messung von der planaren Oberfläche zu dem am weitesten von der Lagerfläche entfernten Punkt des Schneidwerkzeugs durchführen kann.A clear advantage of using a tool 8k or tool holder kO of the type disclosed here is that the user can advantageously measure the axial extent of the cutting tool simply by placing tool 84 or tool holder 40 on a planar surface with teeth 1 resting on it. 6 of the coupling section, however, and can measure from the planar surface to the point of the cutting tool furthest from the bearing surface.

Die als Teil dieser Erfindung offenbarte Kupplung weist als einen ihrer Hauptvorteile den Vorteil der Standardisierung der Werkzeugmaschinen auf, die insbesondere zur Aufnahme von Halswerkzeughaltern angepaßt wurden. Im allgemeinen sind Werkzeugmaschinen, die zur Aufnahme von Halswerkzeugen odor Werkzeughaltern angepaßt wurden, infolge ihrer Anpassung zur Aufnahme einer besonderen Halsgroßθ nicht mehr universell. Ein zweiter Vorteil der Benutzung der Kupplung gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Werkzeugmaschine und/oder die Roboter-The coupling disclosed as part of this invention has as one of its main advantages the advantage of standardization of the machine tools, which have been specially adapted to accommodate neck tool holders. In general, machine tools are which have been adapted to accommodate neck tools or tool holders, as a result of their adaptation to the recording a particular neck size is no longer universal. A The second advantage of using the coupling according to the invention is that the machine tool and / or the robot

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einrichtungen zur Bedienung dieser Werkzeugmaschine nicht mehr in der Lage zu sein brauchen, das erhebliche Ausmaß an Kraft zu übertragen, das erforderlich war, um entweder durch Hämmern oder anderweitig ein geiressenes Halswerkzeug oder einen gefressenen Halswerkzeughalter zu entkuppeln.devices for operating this machine tool no longer need to be able to use the considerable amount of force to transfer that was required to either hammer or otherwise grind a neck tool or to uncouple eaten neck tool holder.

Wenn eine Standardisierung verschieden angepaßter Werkzeugmaschinen erwünscht ist, dann kann die Modifikation des Endes der kraftgetriebenen Spindel oder der Lagerung entweder durch spanabhebende Bearbeitung des komplementären Kupplungsabschnitts darin durchgeführt werden oder durch Ansetzen eines Verbinders mit einem einen Teil von ihm bildenden komplementären Zahnabschnitt. Somit kann ein üblicher Werkzeugzubringer mit einer Mehrzahl von Werkzeugen oder Werkzeughaltern ausgestattet werden, der im Falle numerisch, gesteuerter und durch Roboter versorgter Werkzeugmaschinen die Notwendigkeit gesonderter Werkzeugzubringor mit Weiteeugen oder Werkzeughaltern, die für jede Maschine besonders angepaßt sind, in Fortfall kommen läßt.If a standardization of differently adapted machine tools is desired then the modification of the end of the power screw or the bearing can either be by machining of the complementary coupling section be carried out therein or by attaching a connector with a complementary tooth section forming part of it. Thus, a conventional tool feeder can be equipped with a plurality of tools or tool holders, In the case of numerically controlled machine tools supplied by robots, the need for separate tool feeders with wide eyes or tool holders, which are specially adapted for each machine, can be omitted.

Wie Fachleute auf dem Gebiet der Werkzeugmaschinen einsehen werden, ist die Höchstgeschwindigkeit, mit welcher eine Werkzeiigmaschine arbeitet, begi-enzt durch die Maximalgeschwindigkeit, bei welcher das Lager innerhalb der Spindel arbeiten kann. Offensichtlich karin eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine, die in der Lage ist, während vieler Stunden und manchmal während vieler Tage ununterbrochen ohne die Hilfe eines Bedienungsniannes zu arbeiten, möglicherweise Wärme inAs those skilled in the machine tool arts will appreciate, the maximum speed at which a machine tool can operate works, limited by the maximum speed, in which the bearing can work inside the spindle. Obviously karin a numerically controlled machine tool, who is able to work continuously for many hours and sometimes for many days without the help of an operator to work, possibly heat in

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dem Lager aufbauen, wenn die Spindel bei einer zu hohen Drehzahl angetrieben würde. In Kenntnis dessen, daß das Lager der Begrenzungsfaktor der Geschwindi&sit ist, bei welcher die Werkzeugmaschine arbeiten kann, wird dann eine bestimmte Werkzeugmaschine, die zur Aufnahme eines großen Halswerkzeughalters ausgelegt ist, eine sehr viel langsamere Maximalgeschwindigkeit haben als eine Werkzeugmaschine, die für einen erheblich kleineren Haiswerkaeughalter ausgelegt ist. Demzufolge kann selbstverständlich bei Verwendung eines Schneidwerkzeugs, welches bei hoher Geschwindigkeit arbeiten kann, in einer ¥erkzeugmaschine, die für die Aufnahme großer Halsgrößen geeignet ist, die Schneidvorrichtung bei keiner größeren als dor von der Werkzeugmaschine maximal zulässigen Geschwindigkeit betx'ieben werden. Es entsteht offensichtlich eine leistungshemmende Situation, die durch Verwirklichung der Gedanken der vorliegenden Erfindung in der Werkzettgmaschine behoben werden kannο Durch Ermöglichung der Verwendung eines kleineren Lagers und dadurch höhex*er Umlaufgeschwindigkeiten der Spindel gewinnt offensichtlich die Werkzeugmaschine eine größere Vielseitigkeit in der Verwendung von Schneidvorrichtungen, die zum Betrieb bei hohen Drehzahlen ausgelegt sind.the bearing build up when the spindle is rotating at too high a speed would be driven. Knowing that the bearing is the limiting factor in the speed at which the machine tool can work, then a certain machine tool, designed to accommodate a large neck tool holder, has a much slower maximum speed than a machine tool designed for a considerably smaller Haiswerkaeughalter. As a result, can of course, using a cutting tool which can operate at high speed in one ¥ machine tool designed to accommodate large neck sizes the cutting device is not suitable at any speed greater than the maximum permissible speed of the machine tool be betx'ieben. Obviously a performance-inhibiting one arises Situation that can be remedied by implementing the ideas of the present invention in the tool tedding machine canο By allowing the use of a smaller one Bearing and thus higher circulation speeds of the The machine tool obviously wins a spindle greater versatility in the use of cutters designed to operate at high speeds.

Um den Werkzeugwechsel oder den Wechsel des Werkzeughalters der hier offenbarten Art durchzuführen, können die der Werkzeugmaschine zugeordneten Robotereinrichtungen mit den auf dem Werkzeug oder dem Werkzeughalter vorgesehenen Ein-In order to carry out the tool change or the change of the tool holder of the type disclosed here, the can Machine tool associated robot devices with the provided on the tool or the tool holder

richtungen in Zusammenwirkung treten und sie ergreifen. Somit wird zum Auswechseln eines Schneidwerkzeugs auf einer sich bewegenden Spindel oder Lagerung das Tempo der Maschine im allgemeinen verlangsamt oder die Maschine zum Stillstand gebracht, wodurch es den Robotereinrichtungen ermöglicht wird, das Werkzeug oder den ¥erkzeughalter bei Freigabe der Zugstange zu erfassen und zu bewegen. Wenn einmal die Zugstange freigegeben ist, ist eine Bewegung des Werkzeugs oder Werkzeughalters in seine Stellung in der Lagereinrichtung' gestattet. Danach können die Robotereinrichtungen das nächste zu benutzende Schneidwerkzeug in der Nähe des Endes der Spindel in Stellung bringen, wo die Zugstange das Werkzeug oder den Werkzeughalter erfaßt und ihn sicher relativ zu ihr befestigt. Es ist zu beachten, daß während des Ziehens des Werkzeugs oder Werkzeughalters durch die Zugstange in Richtung auf das Ende der Spindel zu die Zähne der beiden Abschnitte der Kupplung miteinander kämmen und eine Selbstzentrierung des Werkzeugs oder Werkzeughalters bewirken und dadurch die Umlaufachse des Schneidwerkzeugs in Fluchtlage mit der Umlaufachse der Spindel bringen. Es ist somit ersichtlich, daß ein einziger Werkzeugzubringer mit Robotereinrichtungen die Bewegung der Schneidwerkzeuge zti und von dem Werkzeugzubringer steuern und infolge der durch die einmalige Universalkupplung gemäß der Erfindung ermöglichte Auswechselbarkeit eine Multiplizität an Werkzeugmaschinen beliefern kann.directions interact and seize them. Consequently is used to change a cutting tool on a moving spindle or storage at the pace of the machine generally slows down or brings the machine to a standstill, allowing the robotic devices to to grasp and move the tool or the tool holder when the drawbar is released. If once the pull rod is released, there is a movement of the tool or tool holder into its position in the storage facility ' allowed. Thereafter, the robotic equipment can bring the next cutting tool to be used near the end of the Bring the spindle into position where the pull rod grips the tool or tool holder and securely relative to it her attached. It should be noted that while the tool or tool holder is being pulled by the pull rod in Towards the end of the spindle to the teeth of the two sections of the coupling mesh with each other and self-centering effect of the tool or tool holder and thereby the axis of rotation of the cutting tool in an aligned position bring with the axis of rotation of the spindle. It can thus be seen that a single tool feeder with robotic devices zti the movement of the cutting tools and from the Control tool feeder and as a result of the unique universal coupling made possible according to the invention Interchangeability a multiplicity of machine tools can deliver.

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Im Gebrauch kann eine Werkzeugmaschine mit einer Spindel oder Lagerung in Verbindung mit einer Kupplung gemäß der Erfindung einen Werkzeughalter oder ein Schneidwerkzeug mit einem darauf vorhandenen komplementären Abschnitt der Kupplung erfassen und lagern und - im Falle der Spindel - zum Antrieb erfassen. Zur Durchführung des Eingriffs des Werkzeugs oder Werkzeughalters werden die Kupplungsabschnitte bei miteinander kämmenden Zähnen aneinander angeordnet und eine Zugstange oder irgendeine andere Einrichtung derart in Eingriff" gebracht, daß sie die Zähne der Kupplungsabschnitte in positiven Kämmeingriff bringt» Der Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung wird verwirklicht, wenn die Kupplungsabschnitte aneinander befestigt sind. Die Kupplung legt die Umlaufachse des Werkzeugs relativ zu dez* Umlaufachse der Spindel oder der Lagerung sehr genau fest, und es ist infolge des in der Krümmung der Zähne gefundenen vergrößerten Oberflächenbereichs eine bessere Lastverteilung und eine höhere Drehmomentbelastimgsfähigkeit gegeben. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Kupplungsabschnitte durch Verwendung einer Feder oder dergleichen mit einer vorgegebenen Beaufschlagungskraft als selbstkuppelnde Kupplung verwendet werden können, so daß die Kupp lung s abschnitte unter einer vorgegebenen ürelimomentlast auskuppeln. Die inhärente Leichtigkeit des Ablciippelns eines Werkzeugs oder Werkzeughalters von einer Spindel oder Lagerung sollte offensichtlich sein, indem bei einer Lösung der Einrichtung zum Zusammenhalten der beiden Kupplungsab-In use, a machine tool with a spindle or bearing in connection with a coupling according to the invention a tool holder or a cutting tool with a complementary section of the coupling present thereon record and store and - in the case of the spindle - record to the drive. To carry out the intervention of the tool or Tool holder, the coupling sections are arranged with mutually meshing teeth on one another and a pull rod or some other means so "engaged" that the teeth of the coupling portions in positive Bringing meshing »The main advantage of the present invention is realized when the coupling sections together are attached. The coupling sets the axis of rotation of the tool relative to the dec * axis of rotation of the spindle or the bearing very precisely, and it is a due to the increased surface area found in the curvature of the teeth better load distribution and a higher torque loading capacity given. It should be noted that the coupling portions by using a spring or the like with a predetermined loading force as self-coupling coupling can be used so that the coupling s sections under a given torque load disengage. The inherent ease of unplugging a tool or tool holder from a spindle or bearing should be evident by adding a solution the device for holding the two coupling parts together

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schnitte die Kupplung im wesentlichen auseinanderfällt.cuts the coupling essentially falls apart.

Während hier eine besondere Zahnform offenbart wurde und darauf hinzuweisen ist, daß diese Zahnform in dem Patent Nr. k 307 797» welches gemeinsam mit der vorliegenden Anmeldung Eigentum der Illinois Tool ¥orks Inc. ist, offenbart wurde und für die Zwecke dieser Offenbarung die Zähne als allgemein radial verlaufend und allgemein radial angeordnet beschrieben sind, auch andere Formen wie direkt radial verlaufende Zähne sowie auch radial angeordnete Einrichtungen, die einen positiven Eingriff oder ein Selbstzentrieren ermöglichen, mit in Betracht zu ziehen sind.While a particular tooth shape has been disclosed herein and it should be noted that this tooth shape was disclosed in Patent No. k 307 797, which together with the present application is owned by Illinois Tool ¥ orks Inc., and the teeth for the purposes of this disclosure are described as generally radially extending and generally radially disposed, other shapes such as directly radially extending teeth as well as radially disposed devices that allow positive engagement or self-centering are also to be considered.

Das besondere Beispiel der Erfindung, das hier gezeigt und beschrieben wurde, ist lediglich zur Erläuterung gedacht. Es werden Fachleuten auf diesem Gebiet zweifellos verschiedene Abwandlungen in der Konstruktion möglich erscheinen, die, soweit sie in Gedanken und Bereich der beigefügten Ansprüche fallen, als Teil der Erfindung aufzufassen sind.The particular example of the invention shown and described herein is intended for illustration only. Various modifications in construction will undoubtedly appear possible to those skilled in the art which, To the extent that they fall within the spirit and scope of the appended claims are to be regarded as part of the invention.

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Claims

Machine tool in combination with a cutting tool for use in this machine tool _9, a quick-change coupling device for fastening the cutting tool to a bearing device on the machine tool, characterized in that; that the coupling has a first section connected to the cutting tool and a second section connected to the bearing device, and these first and second sections are generally positioned radially.

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have gene means which are able to self-center the cutting tool relative to the bearing means to comb together directly and in a detachable manner

2. Machine tool according to claim 1, characterized in that that the first portion of the coupling is formed integrally with the cutting tool. '

3. Machine tool according to claim 1 or 2, characterized in that that the second section is formed in one piece with the bearing device.

4. Machine tool according to claim 1, characterized in that the generally radially located device contains a number of generally radially extending teeth .

5. Machine tool according to claim 1, characterized in that that the bearing device is a power driven spindle.

6. Machine tool according to claim 5 »characterized by Fasteners for pulling the first section axially engaging the second portion on the spindle, thereby substantially simultaneously engaging the cutting tool centered relative to the spindle by itself and a rigid drive for the cutting tool by the

Coupling device toiter limiting the play within the coupling device essentially to zero,

7ο machine tool according to claim I ₉ characterized by a work ζ eughalt he zsar releasable mounting of the cutting tool and the first section in one piece with the tool holder ₀

ο Machine tool according to claim 1 or 7 »characterized ₉ that the generally radially located device on the first section and the second section each contain a number of arched teeth, each having an inner concave raid an outer convex tooth surface, each tooth so is designed so that each point of contact on the inside as well as on the outside has a spiral angle and a pressure angle _D which is equal to that of its corresponding point of contact on the respective outer convex and inner concave surfaces of the outer section "

ο Machine tool according to claim 9p characterized in that that the width of each arcuate tooth from the innermost tooth section to the outermost tooth section varied

10. Machine tool according to claim 7 »characterized in that that the tool holder contains facilities that allow an adjustment of the tool stored on it relative to allow him to adjust the distance of the outermost portion of the tool from the spindle, thereby creating a precise adjustment by placing the tool holder with the first section against a flat surface and Measurement can be carried out from there to the outermost section of the tool.

11. Machine tool according to claim 8, characterized in that that formed a root between adjacent pairs of teeth of any number of teeth and sized to receive waste is.

12. Machine tool according to claim 1, characterized in that the bearing device is received by a bearing is a power driven spindle and the bearing has a sufficient inner diameter to accommodate a Allow fastening device.

13. Machine tool according to claim 1, characterized in that that the coupling device has a built-in connection forms, as well as means for securing the first portion of the coupling relative to the cutting tool and means for fastening the second section

the coupling on the storage facility ,, whereby, one for Recording of. Cutting tools and tool holders one designed © machine tool by means of the Coupling device can be designed universally.

Machine tool according to claim 1, characterized in that " that the maximum extent of the generally radially arranged Facilities in connection with the first section is equal to or less than the maximum extent of the generally radially located means in communication with the second section

Machine tool according to Claim 1 _5, characterized by devices in connection with the cutting tool which allow interaction with a handle for moving the cutting tool towards the bearing device away from it »

I6O cutting tool for use in conjunction with a storage facility _s characterized by a tool body having first means for performing a cutting work on a deformed therein tool, second means which are located axially relative to the first means for detecting by means connected to the storage device fastening means the tool axially in the direction of the storage facility

tung to draw, third bodies that are concentric are arranged relative to the second device for cooperation with a concentrically located complementary Device in connection with the bearing device, these third devices.generally radial contain located devices that a self-centering coupling of the tool with the complementary Allow device, whereby an axial tensile force generated by the second device, the third device caused to grasp the tool and relative to the complementary device on the bearing device to center by yourself.

17 · Cutting tool according to claim 16, characterized by Fastening devices for securely fastening the third device to the tool body.

18. Cutting tool according to claim 16, characterized in that that the third device in the vicinity of a plane substantially perpendicular to the longitudinal axis of the tool body is arranged.

19 cutting tool according to claim 16, characterized in that that the second device has a threaded bore extending coaxially with the longitudinal axis of the tool body contains.

20 _ο cutting tool after. Claim ΐ6, characterized in that the body contains a threaded hole and the fastening device is a pull rod which can extend axially relative to the bearing device in order to engage the threaded hole and thereby pull the tool in the direction of the bearing device.

ο Cutting tool according to claim 16 or 19 _S, characterized in that the third device and the complementary device each contain a number of arched teeth

22o cutting tool according to claim 2 !, characterized in that that each of the teeth of each number includes an inner concave and an outer convex tooth surface so formed are ,, that every point of contact on the inside and outside along a spiral angle and a pressure angle hatρ which is equal to that of its corresponding point of contact on the corresponding outer and inner sides of the other of the third devices and the complementary ones Facilities is.

23o cutting tool according to claim 16, characterized in that that the bearing device is a power driven spindle.

24 _O tool holder for use in a machine tool, characterized by a tool holder body with first

Means for receiving a portion of a tool therein, second means for releasably securing the Section of the tool in the first device, third device axially relative to the tool holder body are arranged for detection by a fastening device in connection with a bearing device on the machine tool, around the tool holder axially in the direction to pull onto the storage facility, fourth facilities which are arranged concentrically relative to the third facilities are for detection by a concentrically arranged complementary device in connection with the A bearing assembly, the fourth assembly including generally radially extending assemblies which are a self-centering Allow coupling of the tool holder with the complementary device, whereby a through the third means generated axial tensile force the fourth means causes the tool holder relative to the complementary facility on the storage facility grasp and center by yourself.

25. Tool holder according to claim 24, characterized in that that the second device is capable of an adjustment of the cutting tool supported by the tool holder allow an accurate adjustment of the axial extent of the tool from the tool holder can be measured by applying a planar

Area to the fourth facility and measurement from this Area to the outermost point of the cutting tool.

Tool holder according to Claim 24, characterized by fastening devices for secure attachment of the fourth device to the tool holder.

27 «Tool holder according to claim 24, characterized in that that the tool holder body has a longitudinal axis and the first device includes a bore into which the Section of the tool is received and which extends coaxially to the longitudinal axis and at one end of the Body has an end opening.

28o tool holder according to claim 27j> characterized in that the fourth device in the vicinity of a plane in Deeply perpendicular to the longitudinal axis at the other end of the tool holder body is arranged.

29c tool holder according to claim 28, characterized in that the second device contains at least one screw device which extends at an angle in the direction of the circumference of the bore and intersects it in order to grasp the section of the tool received in the bore.

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.- ίο -:

30. Tool holder according to claim 2k , characterized in that the fastening device is a pull rod which is suitable to extend axially relative to the bearing device.

31. Tool holder according to claim 2k or 29, characterized in that the fourth device and the complementary device each have a number of arcuate

\ Teeth included.

32. Tool holder according to claim 9 »characterized in that that each of the teeth of each number includes an inner concave and an outer convex tooth surface so formed are that every point of contact on both the inner and outer convex surfaces has one Has a helix angle and a pressure angle that is equal that of its corresponding point of contact on the corresponding outer convex and inner concave Areas of the other of the fourth device and the complementary device.

33 · Tool holder according to claim 2k, characterized by fifth devices which can be grasped by an external handling device for transporting the tool holder.

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3k · Tool holder according to claim 2k or 3 ² , characterized in that the bearing device is a power-driven spindle.

35ο Procedure for adapting a machine tool for detection and for driving a neckless tool holder through the following steps; Adjusting the spindle of the machine tool with the addition of a coupling body that is capable of being releasable and self-centering To comb with a cooperating -toothed coupling body on a tool or tool holder, as well as providing an engagement device for pulling a tool or tool holder5 of the one contributing toothed Has coupling body, in the direction of the spindle,

30. The method according to claim 35 »characterized in that da3 the step of adjusting is carried out by machining the surface of the spindle for the purpose of machining Formation of a toothed clutch in it.

37 · The method according to claim 35s, characterized in that the step of adapting is carried out by attaching a separate annular coupling body concentric to the surface of the spindle.

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38. The method according to claim 37 »characterized in that the step of attachment is performed by bolting the coupling body to the spindle.

39 · The method according to claim 35 »characterized by the formation of each of the teeth on the coupling body a concave inside and a convex outside, thereby creating a spiral angle and a pressure angle, which are "generally the same" for the inside and outside of each tooth.

40. The method according to claim 35 »characterized by the following steps: setting rings of the bearing controlling the spindle in an optimal place and calibration of the bearing to maximize the precision with which the machine tool a tool gripped by the coupling actuated.

41. Method of changing used on a machine tool Tool holders characterized by the following Steps: Registering the tool holder to be exchanged by a movable device, releasing the tool holder from the spindle, moving the tool to be exchanged Tool holder from its position of use nearby the spindle, moving a replacement tool holder close to the spindle, positioning the replacement tool

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holder to permit cooperation with means for pulling the tool holder towards the spindle, detecting means for pulling the tool holder towards the spindle and pulling

of the tool holder in the direction of the spindle in order to establish a rigid drive for the tool holder with essentially zero play over the interacting radially extending teeth, centering of the tool holder by interacting radially located teeth depending on the device for pulling the tool holder in Direction towards the spindle.