DE4307238C1 - Werkzeugspindel mit einer Werkzeugspanneinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugspindel mit einer Werkzeug­ spanneinrichtung mit einer Zugstange und einem mit der Zugstange verschraubten Zangenhalter für Spannzangen, nach Patent 41 30 469, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-PS 8 42 441 ist eine Werkzeugspindel mit einer Werkzeugspanneinrichtung bekannt, welche eine Zugstange aufweist und einen mittels eines Gewindes mit der Zugstange verschraubten Zangenhalter für Spannzangen. Bei der bekannten Werkzeugspindel ist ferner eine Verdrehsicherung vorgesehen, mit der der Zangenhalter relativ zur Zugstange gegen Verdrehung gesichert ist.

Gemäß dem Hauptpatent 41 30 469 ist vorgeschlagen worden, die Verdrehsicherung als unrunden Sicherungsstift auszubilden, der durch entsprechende unrunde, koaxiale Bohrungen von Zangenhalter und Zugstange steckbar ist.

Gemäß einer Ausführungsform des Hauptpatents ist der Sicherungsstift durch eine Konterschraube gegenüber dem Zangenhalter in axialer Richtung festgelegt und zusätzlich durch einen Sprengring axial gesichert. Um beim Betrieb der Werkzeugspindel ein Lösen der Konterschraube zu verhindern, kann zusätzlich ein Kleber in den Bereich der Gewindebohrung eingebracht werden.

Im Langzeitbetrieb kann sich dennoch - insbesondere infolge von Erwärmung und stoßhafter Belastung - der Kleber lösen, so daß unter Umständen die Konterschraube nicht mehr völlig gesichert ist, so daß ein geringfügiges axiales Spiel auftreten kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeug­ spindel der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß auf konstruktive einfache Weise eine zuverlässige spielfreie Verbindung zwischen Zugstange und Zangenhalter erreicht wird, wobei der Zangenhalter jedoch in einfacher Weise austauschbar sein soll.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Werkzeugspindel der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß als Verdrehsicherung ein unrunder Sicherungsstift vorgesehen ist, der durch entsprechende unrunde, koaxiale Ausnehmungen von Zangenhalter und Zugstange steckbar ist, und daß eine Einrichtung zur axialen Verspannung des Sicherungsstiftes in Richtung zur Zugstange vorgesehen ist.

Im Gegensatz zu der bekannten Verdrehsicherung ist bei der Erfindung das gegen Verdrehung sichernde Element von außen leicht zugänglich und kann ohne besonderes Werkzeug durch einfaches Herausziehen entnommen werden. Weiterhin hat die Erfindung den Vorteil, daß eine in jedem Fall formschlüssige Verdrehsicherung vorliegt, die auch im Langzeitbetrieb, bei erheblichen Betäti­ gungskräften und schließlich auch bei Vibrationen auf Dauer gewährleistet, daß sich die Zugstange nicht gegenüber dem Zangenhalter verdrehen kann. Die Verwendung von koaxialen, unrunden Ausnehmungen hat den Vorteil, daß lediglich zwei Ausnehmungen erforderlich sind, die durch einfaches Einstecken eines ebenso unrunden Sicherungsstiftes drehfest miteinander verbunden werden. Die Kräfte, die bestrebt sind, den Zangenhalter gegenüber der Zugstange zu verdrehen, werden von dem Sicherungs­ stift als Scherkräfte aufgenommen.

Der Unterschied der Erfindung gegenüber der Ausführung gemäß dem Hauptpatent besteht im wesentlichen darin, daß eine Einrichtung zur axialen Verspannung des Sicherungsstiftes in Richtung zur Zugstange vorgesehen ist.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß auf den Einsatz eines Klebers oder anderer Sicherungseinrichtungen zur axial spielfreien Verbindung von Zangenhalter und Zugstange verzichtet werden kann. Dadurch wird einerseits die Montage und die Demontage verein­ facht, andererseits wird auch im Langzeitbetrieb unter stark wechselnden Belastungen und auch bei starker thermischer Beanspruchung eine zuverlässige spielfreie Verbindung zwischen Zangenhalter und Zugstange erreicht.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist ein Federelement zur axialen Beaufschlagung des Sicherungsstiftes in Richtung zur Zugstange vorgesehen.

Auf diese Weise läßt sich auch im Langzeitbetrieb und bei starker, auch stoßweiser Belastung ein Lösen des Sicherungs­ stiftes zuverlässig vermeiden.

In einer alternativen Ausführung kann anstelle eines Feder­ elementes auch eine Quetschsicherung zur Fixierung des Siche­ rungsstiftes vorgesehen sein.

Auch auf diese Weise läßt sich eine sichere Fixierung des Sicherungsstiftes erreichen.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist der Sicherungsstift ein erstes und ein zweites Außenunrundprofil auf, die Zugstange weist ein erstes Innenunrundprofil zur Aufnahme des ersten Außenunrundprofils auf, und der Zangenhalter weist ein zweites Innenunrundprofil auf, in dem der Sicherungsstift mit seinem zweiten Außenunrundprofil verschiebbar geführt ist.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine besonders einfache Montage und Demontage des Zangenhalters ermöglicht ist.

In weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Quetschsicherung eine elastisch verformbare Lippe am zweiten Außenunrundprofil.

Auf diese Weise kann die Quetschsicherung als ein Teil des Sicherungsstiftes ausgebildet sein, wodurch sich eine besonders einfache Fertigung und Montage ergibt. Dabei kann die verformbare Lippe derart angeordnet sein, daß erst beim vollständigen Anziehen des Gewindestiftes in der gewünschten Endposition eine elastische Verformung der Lippe auftritt, um den Gewindestift dauerhaft in dieser Stellung zu sichern und so eine dauerhafte und spielfreie drehfeste Verbindung zwischen Zangenhalter und Zugstange zu gewährleisten.

Die Außenunrundprofile und Innenunrundprofile können grundsätz­ lich eine beliebige Form aufweisen, sofern sie aufeinander abgestimmt sind. Erfindungsgemäß ist jedoch bevorzugt, daß die Außenunrundprofile als Außensechskantprofile oder Außenzwölfkant­ profile und die Innenunrundprofile als Innensechskantprofile oder Innenzwölfkantprofile ausgebildet sind.

Dadurch ist eine einfache Herstellung und eine gute Paßform ermöglicht.

In weiter vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist an dem der Zugstange abgewandten Ende des Sicherungsstiftes ein Gewinde­ sackloch zur Aufnahme eines Montagewerkzeuges vorgesehen.

Auf diese Weise läßt sich in das Ende des Sicherungsstiftes ein Montagewerkzeug mit einem Gewindebolzen bzw. -stift einschrauben, um eine einfache Montage und Demontage des Sicherungsstiftes zu er­ reichen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher er­ läutert.

Die einzige Figur zeigt eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugspindel, und zwar in einer Teildarstel­ lung und bereichsweise geschnitten.

In der Figur ist mit der Ziffer 10 insgesamt eine Werkzeugspindel bezeichnet, die lediglich ausschnittsweise und schematisiert dargestellt ist. In der Werkzeugspindel 10 ist eine axiale Bohrung 11 vorgesehen, in der eine Werkzeugspanneinrichtung 12 für einen nur schematisch angedeuteten Werkzeughalter 13 angeordnet ist.

Die Werkzeugspanneinrichtung 12 umfaßt eine zu der axialen Bohrung 11 koaxiale Zugstange 14, deren Kopf 15 mit seiner Stirnseite 40 zu dem Werkzeug­ halter 13 weist. Ferner ist ein Zangenhalter 16 für Spannzangen 24 vorgesehen, der mit einer zu der Zugstange 14 koaxialen Gewindebohrung 18 auf ein an dem Kopf 15 der Zugstange 14 vorgesehenes Außengewinde 19 aufgeschraubt ist.

Wie in der Figur ferner zu erkennen ist, liegt der Zangenhalter 16 mit seiner Stirnseite 23 an dem Werkzeughalter 13 an. Ferner sind die Spannzangen 24 am Zangenhalter 16 vorgesehen, mit welchen der Werkzeughalter 13 im Betrieb der Werkzeugspindel 10 in bekannter Weise gehalten wird.

Am Kopf 15 der Zugstange 14 ist ein erstes Innenunrundprofil 28 in Form eines Innenzwölfkants vorgesehen.

Der Zangenhalter 16 weist ferner ein zweites koaxiales Innen­ urrundprofil 29 in Form eines Innensechskants mit größerer Weite als das erste Innenunrundprofil 28 auf.

Innerhalb dieses zweiten Innenunrundprofils 29 ist ein Siche­ rungsstift 30 mit einem entsprechenden zweiten Außenunrundprofil 22 in Form eines Außensechskants axial verschiebbar geführt. Der Sicherungsstift 30 weist ferner an seiner der Zugstange 14 zugewandten Seite ein erstes Außenunrundprofil 21 in Form eines Außensechskants auf, welcher in das erste Innenunrundprofil 28 des Kopfes 15 der Zugstange 14 einschiebbar ist, um so eine formschlüssige Verbindung zwischen Zugstange 14 und Zangenhalter 16 herzustellen.

Um den Sicherungsstift 30 axial gegen die Zugstange 14 zu verspannen und so ein Lösen der formschlüssigen Verbindung zwischen Zugstange 14 und Zangenhalter 16 sicher zu vermeiden, ist der Sicherungsstift 30 durch ein Federelement 38 gegen die Zugstange 14 beaufschlagt. Das Federelement 38 kann, wie in der Zeichnung dargestellt, beispielsweise eine Tellerfeder sein, welche zwischen der zangenseitigen Stirnseite des Sicherungs­ stiftes 30 und einer Schulter 27 des Zangenhalters 16 gehalten ist.

Der Sicherungsstift 30 weist ferner an seinem der Zugstange 14 abgewandten Ende eine koaxiale Sacklochbohrung 34 auf, in welche, wie in der Zeichnung dargestellt, ein Montagewerkzeug 31 mit einem Gewindestift 33 zur Montage bzw. Demontage einschraubbar ist.

Bei der Montage wird zunächst der Sicherungsstift 30 durch die Gewindebohrung 18 von der Seite der Zugstange 14 her in den Zangenhalter 16 eingeführt, bis der Sicherungsstift 30 mit seinem zweiten Außenunrundprofil 22 in das zweite Innenunrundprofil 29 des Zangenhalters 16 eingreift und darin axial verschiebbar ist. Zunächst wird der Sicherungsstift 30 soweit in den Zangen­ halter 16 eingeschoben, bis dieser an dem Federelement 38 anliegt. Anschließend wird der Zangenhalter 16 mit seiner Gewindebohrung 18 auf das Außengewinde 19 der Zugstange 14 aufgeschraubt und der Zangenhalter 16 so in die gewünschte axiale Position eingestellt. Dabei wird das Federelement 38 gespannt. Das Montagewerkzeug 31 wird nun mit seinem Gewindestift 33 in das Gewindesackloch 34 des Sicherungsstiftes 30 eingeschraubt und damit der Sicherungsstift 30 verdreht, bis er unter Wirkung des Federelementes 38 in den Innenzwölfkant 28 des Kopfes 15 der Zugstange 14 formschlüssig einrastet, sofern dies nicht ohnehin schon beim Aufschrauben des Zangenhalters 16 erfolgt sein sollte.

Anschließend wird das Montagewerkzeug 31 entfernt.

Soll der Zangenhalter 16 demontiert werden oder muß der Zangen­ halter 16 nach Langzeitgebrauch axial verstellt werden, um ein inzwischen aufgetretenes axiales Spiel auszugleichen, so wird das Montagewerkzeug 31 wieder mit seinem Gewindestift 33 in das Gewindesackloch 34 des Sicherungselementes 30 eingeschraubt, um dieses gegen die Kraft des Federelementes 38 aus dem Kopf 15 der Zugstange 14 herauszuziehen, so daß die formschlüssige Verbindung zwischen Zugstange 14 und Zangenhalter 16 gelöst ist und der Zangenhalter 16 in Richtung des Pfeiles 26 axial verstellt oder herausgeschraubt werden kann.

Claims (7)

1. Werkzeugspindel mit einer Werkzeugspanneinrichtung (12) mit einer Zugstange (14) und einem mit der Zugstange (14) verschraubten Zangenhalter (16) für Spannzangen (24), wobei eine Verdrehsicherung vorgesehen ist, mit der der Zangen­ halter (16) relativ zur Zugstange gegen Verdrehung gesichert ist, nach Patent 41 30 469, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdrehsicherung ein unrunder Sicherungsstift (30) vorgesehen ist, der durch entsprechende unrunde, koaxiale Ausnehmungen von Zangenhalter (16) und Zugstange (14) steckbar ist, und daß eine Einrichtung (38) zur axialen Verspannung des Sicherungsstiftes (30) in Richtung zur Zugstange (14) vorgesehen ist.

2. Werkzeugspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Federelement (38) zur axialen Beaufschlagung des Sicherungsstiftes (30) in Richtung zur Zugstange (14) vorgesehen ist.

3. Werkzeugspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Quetschsicherung zur Fixierung des Sicherungs­ stiftes (30) vorgesehen ist.

4. Werkzeugspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherungsstift (30) ein erstes Außenunrundprofil (21) und ein zweites Außenunrundprofil (22) aufweist, daß die Zugstange (14) ein erstes Innenun­ rundprofil (28) zur Aufnahme des erstes Außenunrundprofils (21) aufweist und daß der Zangenhalter (16) ein zweites Innenurrundprofil (29) aufweist, in dem der Sicherungsstift (30) mit seinem zweiten Außenunrundprofil (22) verschiebbar geführt ist.

5. Werkzeugspindel nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Quetschsicherung eine elastisch verform­ bare Lippe am zweiten Außenunrundprofil (22) umfaßt.

6. Werkzeugspindel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenunrundprofile (21; 22) als Außensechskant­ profile oder Außenzwölfkantprofile und die Innenunrund­ profile (28; 29) als Innensechskantprofile oder Innenzwölf­ kantprofile ausgebildet sind.

7. Werkzeugspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Zugstange (14) abgewandten Ende des Sicherungsstiftes (30) ein Gewindesackloch (34) zur Aufnahme des Gewindestiftes (33) eines Montagewerkzeuges (31) vorgesehen ist.