DE69501258T2

DE69501258T2 - Spannvorrichtung zur verbindung von werkzeugkopf und werkzeughalter an werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE69501258T2
Application number: DE69501258T
Authority: DE
Inventors: Robert A. Raleigh Nc 27609 Erickson; Ranier D-21502 Geesthacht Von Haas
Original assignee: Widia GmbH; Kennametal Inc
Current assignee: Widia GmbH; Kennametal Inc
Priority date: 1994-04-08
Filing date: 1995-03-15
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2015-03-16
Also published as: MX9603767A; JPH09506046A; CN1145044A; KR100202127B1; AU2100195A; ES2098205T1; JP3337690B2; US5415066A; CA2187344A1; CA2187344C; KR970702119A; RU2106934C1; AU681507B2; DK0754101T3; DE69501258D1; CN1047744C; EP0754101A1; JP2000190110A; EP0754101B1; JP3416603B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum lösbaren Halten eines rohrförmigen Werkzeughalterschafts innerhalb einer Basis nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 22, wie sie aus der US-A-4 747 735 bekannt ist. Sie betrifft spezieller die Verwendung eines Nockenmechanismus zur Handhabung einer Verriegelungsstange, um einen Werkzeughalter innerhalb einer Basis zu sichern.
Metallbearbeitungsoperationen werden global typischerweise unter Verwendung eines Schneideinsatzes aus einem Hartmetall durchgeführt. Ein solcher Einsatz ist an einem Werkzeughalter angebracht. Der Werkzeughalter ist entweder zeitweilig oder ständig an einem Basiselement befestigt, das Teil einer Machine wie einer Drehbank oder einer Fräsmaschine ist.
Aufgrund der extremen Bedingungen, unter denen sie arbeiten, müssen Schneideinsätze regelmäßig ersetzt werden. Dazu muß der Schneideinsatz von dem Werkzeughalter abgezogen werden. Unter ökonomischen Gesichtspunkten ist es bei einer Metallbearbeitungsoperation ineffizient, eine Maschine über den Zeitraum abzuschalten, der zum Austausch eines Schneideinsatzes erforderlich ist. Eher ist die Verwendung eines entfembaren Werkzeughalters erwünscht, so daß der gesamte Werkzeughalter mit dem dazugehörenden Schneideinsatz entfernt und durch einen Werkzeughalter mit einem neuen Schneideinsatz ersetzt werden kann, der bereits an dem Werkzeughalter in Position ist.
Davon ausgehend richtet sich der Gesichtspunkt der Effizienz darauf, wie leicht und schnell der Werkzeughalter ersetzt werden kann. Dies war einer der motivierenden Faktoren zur Herstellung verschiedener handelsüblicher Auslegungen für schnell aus zutauschende Werkzeughalter.
Ein Beispiel einer solchen Auslegung ist in der US-Patentschrift Nr. 4,747,735 mit dem Titel "Toolholder and Method of Releasably Mounting von Erickson et al. beschrieben, die an den Anmelder der vorliegenden Erfindung abgetreten ist. Diese Druckschrift lehrt eine federbelastete, sich hin- und herbewegende Verriegelungsstange, die von den Federn elastisch nach hinten gedrängt werden, um Verriegelungselemente radial nach außen zu bewegen und einen Werkzeughalter innerhalb des Werkzeughalterstützelements zu befestigen. Um den Werkzeughalter freizugeben, muß die Verriegelungsstange gegen die Federkraft derart vorgeschoben werden, daß die Verriegelungselemente zurückgezogen und ferner der Werkzeughalter aus dem Werkzeughalterstützelement gestoßen wird. Der in diesem Patent beschriebene Verriegelungsmechanismus muß axial aktiviert werden; dies kann nicht von der Seite passieren. Die US-Patentschrift Nr. 4,981,057 mit dem Titel "Clamping Device for Connecting a Tool Head to a Toolholder of a Machine Tool" von Von Haas et al. offenbart eine Klemmvorrichtung, die eine drehbare Verriegelungsstange mit spiralförmig verlaufenden Öffnungen verwendet, so daß die Drehung der Verriegelungsstange ausreicht, um Verriegelungselemente zur Befestigung eines Werkzeughalterschafts radial auszudehnen. Der in diesem Patent beschriebene Verriegelungsmechanismus kann zwar von der Seite aktiviert werden, das Merkmal dieser Erfindung ist aber ganz auf die Öffnungen gerichtet, und dies ist auf im Handel erhältliche, sich hin- und herbewegende Verriegelungsstangen nicht anwendbar.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum lösbaren Halten eines rohrförmigen Werkzeughalterschafts, mit einem Basiselement mit einer nach vorne gewandten Fläche und einer Bohrung, die die nach vorne gewandte Fläche schneidet und sich davon nach hinten erstreckt, um den Werkzeughalter aufzunehmen. Eine Verriegelungsstange mit einem vorderen und einem hinteren Ende liegt innerhalb des Basiselements und ist in Hin- und Herbewegung nach hinten und nach vorne bewegbar, um den Werkzeughalterschaft innerhalb der Bohrung in eine verriegelte Position zu ziehen und den Werkzeughalterschaft aus der Bohrung in eine unverriegelte Position freizugeben. Eine drehbare Nocke ist an dem Basiselement angebracht und derart an der Verriegelungsstange zu betreiben, daß die Hin- und Herbewegung nach hinten und nach vorne vorgesehen wird. Die Nocke besteht aus einem versetzten Stab mit einer Längsachse und einer zugeordneten Länge. Der Stab weiste eine erste Nockenfläche auf, die derart zu betreiben ist, daß die Verriegelungsstange nach hinten in die verriegelte Position gedrängt wird, sowie eine zweite Nockenfläche, die derart zu betreiben ist, daß die Verriegelungsstange nach vorne in die unverriegelte Position verschoben wird. Außerdem ist die Nocke so ausgelegt, daß sie die Verriegelungsstange innerhalb einer Drehung von weniger als 150º aus der unverriegelten Position in die verriegelte Position drängt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die obengenannten und weitere Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung werden aus der Durchsicht der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlich, die im folgenden kurz beschrieben sind; darin zeigen:
Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht der Werkzeughalterbasis in unverriegelter Position;
Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht der Werkzeughalterbasis in der verriegelten Position, in der der Werkzeughalter gesichert ist;
Fig. 3 eine isometrische Ansicht einer drehbaren Nocke, die mit der Verriegelungsstange in der vordersten Position in Kontakt tritt;
Fig. 4 eine isometrische Ansicht der drehbaren Nocke, die die Verriegelungsstange in ihre hinterste Position drängt;
Fig. 5 veranschaulichend eine isometrische Explosionsansicht der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine seitliche Schnittansicht, die gegenüber der in Fig. 1 gezeigte Ansicht um 90º gedreht ist;
Fig. 7 eine seitliche Schnittansicht, die gegenüber der in Fig. 2 gezeigten Ansicht um 90º gedreht ist;
Fig. 8 die relative Position der drehbaren Nocke in der verriegelten und der unverriegelten Position;
Fig. 9 einen Graph zur Veranschaulichtung der Verschiebung der Feder relativ zur Drehung der drehbaren Nocke bei der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 eine isometrische Ansicht der drehbaren Nocke, bei der die Nocke nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ein nicht kreisförmiges Segment aufweist;
Fig. 11 veranschaulichend die in Fig. 10 gezeigte Nocke, wobei sich der nicht kreisförmige Abschnitt über die gesamte Länge der Nockenfläche erstreckt;
Fig. 12 eine abgeschnittene Draufsicht der Nocke in Fig. 10 in der unverrriegelten Position;
Fig. 13 eine abgeschnittene Draufsicht der Nocke in Fig. 10 in der verriegelten Position;
Fig. 14 eine seitliche Schnittansicht der Werkzeughalterbasis in der unverriegelten Position, in der die drehbare Nocke einen ähnlichen Stab wie bei dem in Fig. 11 gezeigten Querschnitt aufweist;
Fig. 15 eine seitliche Schnittansicht der Werkzeughalterbasis in der verriegelten Position, in der die drehbare Nocke einen ähnlichen Stab wie bei dem in Fig. 11 gezeigten Querschnitt aufweist; und
Fig. 16 eine seitliche Schnittansicht der Werkzeughalterbasis in einer Position zwischen der unverriegelten Position und der verrriegelten Position, in der die drehbare Nocke einen ähnlichen Stab wie bei dem in Fig. 11 gezeigten Querschnitt aufweist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt einen Werkzeughalter 10 mit einem vorderen Ende 15, an dem ein Schneideinsatz 20 angebracht ist. Der Schneideinsatz 20 kann von dem Werkzeughalter 10 durch eine (nicht gezeigte) Beilagscheibe im Abstand gehalten werden, und sowohl der Schneideinsatz 20 als auch die Beilagscheibe 25 werden an dem Werkzeughalter 10 durch Mittel wie eine Klemme 30 gehalten, die an dem Werkzeughalter 10 durch einen Stift 35 gesichert ist. Der Werzeughalter 10 weist eine nach hinten gewandte Anlageseite 40 und einen rohrförmigen Schaft 45 mit einer Schaftwand 50 auf, die sich von dem vorderen Ende 15 nach hinten erstreckt. Der Werkzeughalter 10 kann einen Ausrichtungsschlitz 53 innerhalb der Schaftwand 50 aufweisen. Innerhalb der Schaftwand 50 liegen im Abstand angeordnete Perforationen 55. Der Werkzeughalter 10 kann nach vorne gewandte, konkave Kontaktflächen 60 innerhalb der Perforationen 55 aufweisen.
Der Werkzeughalter 10 ist um eine Längsachse 56 positioniert. Diese Längsachse 56 wird in der gesamten Beschreibung als Bezugsort verwendet. Durch die Zeichnungen ist belegt, daß viele in der Beschreibung erläuterte Merkmale um die Längsachse 56 symmetrisch sind. Aus diesem Grund wird oft auf ein einziges Teil Bezug genommen, wobei sich versteht, daß diese Diskussion auch für die anderen, zweifach vorkommenden Teile gilt.
Der in Fig. 1 gezeigte Werkzeughalter ist typisch für einen Werkzeughalter, der für nicht drehende Bearbeitungsverfahren wie bei einer Drehbank verwendet wird. Allerdings versteht sich, daß an dem Werkzeughalter ein beliebiges Werkzeug befestigt sein kann, das entweder nicht drehenden oder drehendenden Anwendungen zugeordnet sein kann. Außerdem wird der Abschnitt des Werkzeughalters 10 in der Nähe des vorderen Endes 15 typischerweise relativ zu dem rohrförmigen Schaft 45 um einen Betrag von 90º um die Längsachse 56 gedreht. Zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung wird allerdings die vorliegende Orientierung verwendet.
In den Figuren ist der Werkzeughalter ferner von der Aufnahmebohrung radial getrennt gezeigt. Es versteht sich, daß die Erfindung auf die Nocke und die Verriegelungsstange gerichtet ist, und daß die Passung zwischen dem Werkzeughalter und der Aufnahmebohrung wie gezeigt sein oder einen Preßsitz umfassen könnte.
Ein Werkzeughalteraufnahmeelement 65 mit einer nach vorne gewandten Anlagefläche 67 und einer Öffnung aus einer Bohrung 70 um die Längsachse 56 ist an dem Basiselement 75 befestigt und ein Teil davon.
Innerhalb eines Durchgangs 80, der sich durch das Basiselement 75 erstreckt, liegt ein Stummel 85, der sich in die Bohrung 70 des Werkzeughalteraufnahmeelements 65 erstreckt. Eine Bohrung 90 erstreckt sich in Längsrichtung durch den Stummel 85, und eine Verriegelungsstange 95 ist innerhalb der Bohrung 90 gleitend angebracht.
Zum vorderen Ende 97 der Verriegelungsstange 95 hin liegen Vertiefungen 100, die mit radialen Öffnungen 105 ausgerichtet sein können, die sich durch den Stummel 85 erstrecken. Die Verriegelungsstange 95 kann entlang der Längsachse 56 durch Ziehen oder Schieben an der Verriegelungsstange an jeder Stelle, aber bevorzugt an der Basis 110 bewegt werden, die ein integraler Bestandteil der Verriegelungsstange 95 ist. Wenn die Verriegelungsstange 95 von dem Werkzeughalter 10 weggezogen wird, werden Verriegelungselemente 115, die innerhalb der Öffnungen 105 des Stummels 85 und innerhalb der Vertiefungen 100 der Verriegelungsstange 95 positioniert sind, radial nach außen gedrängt.
Fig. 1 zeigt den von der Werkzeughalterbasis 75 abgezogenen Werkzeughalter 10. Um den Werkzeughalter 10 innerhalb der Werkzeughalterbasis 75 zu sichern, wird die Verriegelungsstange 95 derart positioniert, daß die Verriegelungselemente 115 innerhalb der Vertiefungen 100 positioniert und innerhalb der radialen Öffnungen 105 eingelassen sind. Bei dieser Orientierung kann der rohrförmige Schaft 45 des Werkzeughalters 10 in die Bohrung 70 eingeführt werden.
Wie in Fig. 2 gezeigt, kann die Verriegelungsstange 95 dann, wenn der Werkzeughalter 10 innerhalb der Bohrung 70 positioniert ist, in Richtung des Pfeils 117 von dem Werkzeughalter 10 derart weggezogen werden, daß die Verriegelungselemente 115 aus den Vertiefungen 100 radial nach außen an Rampen 116 verschoben werden, wodurch bewirkt wird, daß die Verriegelungslemente 115 die Perforationen 55 durchdringen und mit den nach vorne gewandten konkaven Kontaktflächen 60 des Werkzeughalterschafts 45 in Kontakt treten. Wenn die Verriegelungsstange 95 in Richtung des Pfeils 117 zurückgezogen wird, wird der Werkzeughalter 10 in das Werkzeugaufnahmeelement 65 gedrängt, und die nach hinten gewandte Anlagefläche 40 des Werkzeughalters 10 tritt mit der nach vorne gewandten Anlagefläche 67 des Werkzeughalteraufnahmeelements 65 in Kontakt. Diese Aktion der Verriegelungsstange 95 sichert den Werkzeughalter 10 innerhalb des Werkzeughalteraufnahmeelements 65.
Um den Werkzeughalter 10 von dem Werkzeughalteraufnahmeelement 65 freizugeben, wird die Verriegelungsstange 95 in Richtung des Pfeils 119 zu dem Werkzeughalter 10 gedrängt. Auf diese Weise werden die Verriegelungselemente 115 innerhalb der radialen Öffnung 105 und der Vertiefung 100 zurückgezogen, so daß ein geeigneter Freiraum vorgesehen ist und der Werkzeughalter 10 aus dem Werkzeughalteraufnahmeelement 65 abgezogen werden kann, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.
Wenn der Werkzeughalter 10 innerhalb der Basis 75 verriegelt ist, kann eine elastische Verformung des Werkzeughalteraufnahmeelements 65 vorliegen, wodurch starke Reibungskräfte erzeugt werden, die den Werkzeughalter 10 innerhalb des Werkzeughalteraufnahmeelements 65 halten. Zur Freigabe des Werkzeughalters 10 wird die Verriegelungsstange 95 am vorderen Ende des Werkzeughalteraufnahmeelements 65 derart ausgefahren, daß sie über den Stummel 80 hinausragt und mit einem Aufprallbereich 120 innerhalb des rohrförmigen Schafts 45 des Werkzeughalters 10 in Kontakt tritt. Auf diese Weise zwingt das weitere Drängen der Verriegelungsstange 95 zu dem Werkzeughalter die Verriegelungsstange 95 gegen den Aufprallbereich 120, wodurch der Werkzeughalter 10 von der Werkzeughalterbasis 75 ausgestoßen wird. Demnach kann der Werkzeughalter 10 durch Bewegung der Verriegelungsstange 95 innerhalb des Basiselements 75 gesichert oder freigegeben werden, wodurch für einen schnellen Austausch des Werkzeughalters 10 gesorgt ist.
Die vorliegende Erfindung ist hauptsächlich auf den Mechanismus gerichtet, der dazu verwendet wird, die Verriegelungsstange 95 in Richtung des Pfeils 119 in die freigegebene Position vorzuschieben und die Verriegelungsstange 95 in Richtung des Pfeils 117 zurückzuziehen, um einen Werkzeughalter 10 in der verriegelten Position zu sichern, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist.
Schlüsselelemente dieses in Fig. 1 und 2 gezeigten Mechanismus sind in Fig. 3 und 4 deutlicher dargestellt. Speziell zeigt Fig. 3 die Verriegelungsstange 95 in ihrer vordersten Position ähnlich wie in Fig. 1. Eine drehbare Nocke 150 mit einer Längsachse 155, die sich durch sie erstreckt, weist einen Nockenstab 160 auf, der zylindrisch geformt sein kann. Der Nockenstab 160 hat eine Längsachse 165, die von der Längsachse 155 der Nocke 150 versetzt ist. Der Nockenstab 160 weist wenigstens eine Nockenfläche 170 auf. Die drehbare Nocke 150 ist innerhalb einer Öffnung 180 positioniert, die sich durch die Verriegelungsstange 95 erstreckt, wodurch an der Verriegelungsstange 95 eine Nockensteuerfläche 185 am vorderen Abschnitt der Öffnungswand 180 geschaffen wird. Die Nocke 150 ist innerhalb des Basiselements 75 (Fig. 1) seitlich derart gesichert, daß nur eine Drehung um die Nockenlängsachse 155 zugelassen ist. Die Verriegelungsstange 95 kann sich andererseits axial entlang der Längsachse 56 bewegen. In Fig. 1 und 3 ist gezeigt, daß auf diese Weise in einer Position der Nocke 150 die Nockenfläche 170 des Nockenstabes 160 mit der Nockensteuerfläche 185 der Verriegelungsstange 95 in Kontakt tritt, um die Verriegelungsstange 95 in Richtung des Pfeils 119 in die unverriegelte Position zu drängen. In einer zweiten Position der Nocke 150, die in Fig. 2 und 4 gezeigt ist, drängt die Nockenfläche 170 des Nockenstabes 160 die Verriegelungsstange 95 in Richtung des Pfeils 117, wodurch bewirkt wird, daß die Verriegelungselemente 115 die Vertiefung 100 verlassen und sich auf die in Fig. 2 und 4 gezeigte Weise an die Rampen 116 bewegen, wodurch ein Werkzeughalter innerhalb des Basiselements 75 verriegelt wird. Es sei bemerkt, daß Fig. 4 die Nockenfläche 170 in direktem Kontakt mit der Verriegelungsstange 95 zeigt. Dadurch würde zwar die Verriegelungsstange 95 in der richtigen Richtung verschoben werden, eine zu erläuternde bevorzugte Auslegung ist aber in Fig. 2 gezeigt, bei der die Nocke 150 die Verriegelungsstange 95 in die verriegelte Position drängt, wobei eine dazwischen angeordnete Feder-/Bundanordnung verwendet wird, bei der der Nockenstab 160 gegen einen Bund 195 wirkt, um eine Feder 200 zusammenzudrücken, die mit dem rückwärtigen Ende 205 der Verriegelungsstange verbunden ist, wodurch die Verriegelungsstange in Richtung des Pfeils 117 gedrängt wird.
Aus Fig. 1 - 4 ist zu ersehen, daß die Verriegelungsstange durch Drehung der Nocke 150 aus der vordersten, in Fig. 1 und 3 gezeigten Position in die hinterste, in Fig. 2 und 4 gezeigte Position aus einer unverriegelten Position in eine verriegelte Position gedrängt wird, um den Werkzeughalter 10 an der Werkzeughalterbasis 75 zu sichern.
Fig. 5 zeigt eine Explosionsansicht der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. Das Basiselement 75 ist zusammen mit dem Werkzeughalteraufnahmeelement 65 aufgespalten gezeigt, um die Bohrung 70 des Werkzeughalteraufnahmeelements 65, einen Verriegelungsstangenhohlraum 210 und einen Federhohlraum 215 entlang der Längsachse 56 zu verdeutlichen, die durch eine querliegende kreisförmige Öffnung 220 und eine dazwischenliegende Verrriegelungsstangenführung 225 getrennt sind. Der Stummel 85, der sich innerhalb der Bohrung 70 erstreckt, weist selbst eine Bohrung 90 auf, durch die sich die Verriegelungsstange 95 erstreckt, um die Verriegelungselemente 115 mit den Vertiefungen 100 der Verriegelungsstange 95 auszurichten. Die Nocke 150 mit dem Nockenstab 160 paßt in die Öffnung 180 der Verriegelungsstange, so daß die Nockenfläche 170 mit der Nockensteuerfläche 185 der Verriegelungsstange 95 in Kontakt treten kann. Die Nocke 150 wird durch die querliegende kreisförmige Öffnung 220 seitlich zurückgehalten.
Der Bund 195 weist eine Öffnung 235 auf, die über das hintere Ende 205 der Verriegelungsstange paßt, bis ein Kontakt mit dem Verriegelungsstangenflansch 240 hergestellt ist, wodurch der Nockenstab 160 der drehbaren Nocke 150 umschlossen wird. Der Bund 195 wird durch die Feder 200 gegen den Verriegelungsstangenflansch 240 gedrängt, die an dem hinteren Ende 205 der Verriegelungsstange durch eine Kappe 245 gesichert ist. Die Kappe ist mit dem hinteren Ende 205 der Verriegelungsstange durch einen Bolzen 250 verbunden, der mit dem hinteren Ende 205 der Verriegelungsstange in Gewindeeingriff steht. In Fig. 5 ist zwar als Teil 200 eine Schraubenfeder gezeigt, dies gilt aber nur zur Veranschaulichung, und die bevorzugte Ausrüstung ist eine Gruppe von Belleville-Federn in Reihe. Die Feder wird durch die Kappen-/Bolzenanordnung zusammengedrückt.
Als Alternative kann ein Segment der Verriegelungsstange 95 flexibler gemacht werden, um eine derartige Elastizität vorzusehen, daß die Feder 200 nicht mehr nötig ist. Als Beispiel könnte der Querschnitt der Verriegelungsstange 95 reduziert sein, die an die Öffnung 180 anschließt. Bei dieser Anordnung könnte der Bund 195 zugunsten des Nockenstabes 160 weggelassen sein, der direkt mit der Verriegelungsstange 95 in Kontakt tritt, um diese in die verriegelte und die unverriegelte Position zu drängen. Allerdings sollte bei dieser Anordnung die Öffnung 180 in der Größe reduziert sein, damit der Nockenstab 160 die Verriegelungsstange 95 hin- und herbewegen kann.
Der Verriegelungsstangenflansch 240 greift an dem Verriegelungsstangenhohlraum 210 ein und sieht eine seitliche Abstützung der Verriegelungsstange 95 vor, während zugelassen ist, daß die Verriegelungsstange 95 entlang der Längsachse 56 läuft. Auf diese Weise kann die Nocke 150 bevorzugt mit einem Werkzeug gedreht werden, das in den Hohlraum 255 eingreifen kann, um die Verriegelungsstange 95 aus der unverriegelten in die verriegelte Position zu drängen.
Aus einer Prüfung von Fig. 1 ist zu bemerken, daß ohne den Werkzeughalter 10 in der Bohrung 70 die Drehung der Nocke bewirkt, daß sich die Verriegelungsstange 95 entlang der Längsachse 56 als Einheit vor- und zurückbewegt, wobei keine Bewegung relativ zu dem Bund 195 stattfindet. Unter diesen Umständen bewegt sich die Verriegelungsstange 95 innerhalb der Bohrung 90 des Werkzeughalteraufnahmeelements 65, und die Verriegelungselemente 115 bewegen sich frei innerhalb der radialen Öffnungen 105 vor und zurück.
Ist der Werkzeughalter 10 allerdings innerhalb der Bohrung 70 angeordnet und die Verriegelungsstange 95 durch Kontakt des Nockenstabes 160 mit der Nockensteuerfläche 197 des Bundes nach hinten gedrängt, dann bewegen sich die Verriegelungselemente 115 aus den Vertiefungen 100 nach außen zu den Rampen 116 und gelangen mit der nach vorne gewandten konkaven Fläche 60 des Werkzeughalterschafts 45 in Kontakt, um an dem Werkzeughalter 10 anzugreifen. An diesem Punkt bewirkt die weitere Drehung der Nocke 150, daß sich der Bund 195 aus dem Kontakt mit dem Verriegelungsstangenflansch 240 trennt und längs der Verriegelungsstange 95 von dem Verriegelungsstangenflansch 240 weggleitet, wodurch die Feder 200 zusammengedrückt wird, wobei die resultierende Federkraft über den Bolzen 250 zu der Verriegelungsstange 95 übertragen wird, der die Feder 200 an der Verriegelungsstange 95 sichert, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Die Lücke 257 hebt diese Trennung zwischen dem Bund 195 und dem Verriegelungsstangenflansch 240 hervor.
Es sei bemerkt, daß die Feder 200 gegen den Bund 195 vorbelastet ist. Die Verriegelungsstange 95 kann zurückgezogen werden, ohne an der Feder 200 anzugreifen, falls der Bund 195 nicht relativ zu der Verriegelungsstange 95 verschoben wird. Wenn die Verriegelungselemente 115 aber an dem rohrförmigen Schaft 45 angreifen, wird die Verriegelungsstange 95 zurückgehalten, und eine weitere Bewegung des Bundes 195 in Richtung des Pfeils 117 bewirkt, daß sich der Bund 195 relativ zu der Verriegelungsstange 95 bewegt. Dadurch wird wiederum die Feder 200 zusammengedrückt und die gesamte Vorlastkraft zu den Verriegelungselementen 115 übertragen, um den rohrförmigen Schaft 45 zu sichern.
Der Bund 195 und die Verriegelungsstange 95 bewegen sich in Richtung des Pfeils 117, bis sich die Verriegelungselemente 115 aus den Vertiefungen 100 zu einer Stelle an den Rampen 116 bewegen, wo die Verriegelungselemente 115 an dem rohrförmigen Schaft 45 angreifen. Dieser Abstand ist mit Verriegelungshub bezeichnet. Die genaue Stelle an den Rampen 116, an der die Verriegelungselemente 115 an dem rohrförmigen Schaft 45 angreifen, hängt von den Herstellungstoleranzen ab. Aus diesem Grund wird dieser Verriegelungsabstand als mittlerer Verriegelungshub bezeichnet.
Dies ist wieder in Fig. 6 und 7 veranschaulicht, die eine seitliche Schnittansicht der Vorrichtung in der unverriegelten und der verriegelten Position zeigen. In der unverriegelten Position (Fig. 6) tritt die Nockenfläche 170 mit der Nockensteuerfläche 185 der Verriegelungsstange 95 in Kontakt. In dieser Position ruht das (strichpunktiert verdeutlichte) Verriegelungselement 115 innerhalb der Vertiefung 100 der Verriegelungsstange 95. Zur Verdeutlichung dieser Ansicht wurde das Werkzeughalteraufnahmeelemente 65 (Fig. 5) weggelassen. In Fig. 6 ist zu sehen, daß die Dicke oder der Durchmesser des Nockenstabes 160 gleich oder etwas kleiner als der Abstand zwischen der Nockensteuerfläche 185 der Verriegelungsstange 95 und der Nockensteuerfläche 197 des Bundes 195 ist. Der Bund 195 ruht an dem (nicht gezeigten) Flansch 240 der Verriegelungsstange 95, um eine solche Freiraum vorzusehen.
In der verriegelten Position (Fig. 7) sind die (strichpunktiert gezeigten) Verriegelungselemente 115 allerdings an der Rampe 116 verschoben, bis der Kontakt mit dem (nicht gezeigten) Werkzeughalterschaft hergestellt ist. Zur Verdeutlichung wurden das Werkzeughalteraufnahmeelement 65 und der Werkzeughalter 10 aus dieser Figur weggelassen. An diesem Punkt führt die weitere Drehung der Nocke 150 zur Verschiebung des Bundes 195 längs der Verriegelungsstange 95, um die Feder 200 zusammenzudrücken und dadurch die Verriegelungsstange 95 weiter zurückzuziehen.
Zwei wesentliche Merkmale sind aus Fig. 6 und 7 zu bemerken. Fig. 6 zeigt, daß die Nockenfläche 170 mit der Nockensteuerfläche 185 im mittleren Abschnitt des Nockenstabes 160 an der Nockenfläche 170a für die unverriegelte Position in Kontakt tritt. Fig. 7 zeigt, daß die Nockenfläche 170 mit der Nockensteuerfläche 197 des Bundes 195 an dem oberen und unteren Abschnitt 170b bzw. 170c der Nockenfläche 170 in Kontakt tritt, da der Bund 195 eine Öffnung 235 aufweist, was in Fig. 5 zu sehen ist. Dies ist aus zwei Gründen wichtig.
Zunächst minimiert der symmetrische Kontakt zwischen der Nockenfläche 170 und den Nockensteuerflächen 185 und 197 die Möglichkeit, daß die Verriegelungsstange 95 aufgrund einer asymmetrischen Kraft auf der Verriegelungsstange oder dem Bund 195 in der Werkzeughalterbasis 75 verklemmt wird. Würde der Nockenstab 160 beispielsweise nur am oberen Abschnitt der Nockenfläche 170 mit dem Bund in Kontakt treten, dann könnte der Bund 195 zum Steckenbleiben in der Werkzeughalterbasis 75 neigen, wodurch die Längsverschiebung des Bundes 195 erschwert würde.
Zweitens werden getrennte Längsabschnitte der Nockenfläche 170 zum Entriegeln und Verriegeln der Verriegelungsstange 95 verwendet. In Fig. 6 ist zu sehen, daß der mittlere Abschnitt 170a der Nockenfläche 170 mit der Nockensteuerfläche 185 der Verriegelungsstange 95 in Kontakt tritt und die oberen und unteren Abschnitte 170b bzw. 170c der Nockenfläche 170 mit dem Bund 195 in Kontakt treten. Auf diese Weise sind die Abnutzflächen zwischen dem Nockenstab 160 und den Steuerflächen 185 und 197 zur Minimierung der Abnutzung verteilt. Es wird noch erläutert, daß der Kontakt des Bundes 195 und der Verriegelungsstange 95 an dem Nockenstab 60 auch an anderen radialen Stellen vorkommen kann.
Kehren wir kurz zu Fig. 1 und 2 zurück; dort sind die drehbare Nocke 150 und der Nockenstab 160 strichpunktiert gezeigt. Diese Positionen sind auch in Fig. 8 gezeigt; allerdings ist der Nockenstabdurchmesser zur Veranschaulichtung reduziert. Als Bezug wird bei der Bezeichnung der Nockenpositionen die Drehung der Nocke 150, bei der sich der Nockenstab 160 am weitesten von dem (nicht gezeigten) Werkzeughalter 10 entfernt befindet, als 0º identifiziert, und die positive Drehung wird als gegen den Uhrzeigersinn identifiziert.
Aus Fig. 8 und 1 ist zu ersehen, daß die Nocke 150 in der unverriegelten Position in einem Winkel von etwa 135º orientiert ist. Es ist zwar klar, daß die Nocke zu der Position gedreht werden kann, die mit 180º beschrieben ist, die Drehung ist aber absichtlich auf weniger als 180º begrenzt, um den Bereich der Nockendrehung zwischen der verriegelten und der unverriegelten Position zu reduzieren. Dies ist erwünscht, wenn sich die Werkzeughalterbasis in einem geschlossenen Raum bef indet und ein Werkzeug wie ein Schraubenschlüssel, das zum Drehen der Nocke verwendet wird, nur begrenzt bewegt werden kann. Die Nocke 150 wird durch eine Einstellschraube 260 auf diesen Drehbereich begrenzt, die in eine Gewindebohrung 265 in der Werkzeughalterbasis 75 eingeführt ist, um in eine Nut 270 um die Nocke 150 in einem Kreisbogen einzugreifen, der sich in Entsprechung zu der gewünschten Drehung der Nocke 150 über etwa 135º erstreckt.
Bei der Bewegung aus der in Fig. 8 als (B) gezeigten unverriegelten Position, die in Fig. 1 dargestellt ist, in die in Fig. 8 bei (A) gezeigte verriegelte Position, die in Fig. 2 dargestellt ist, wird die Verriegelungsstange 95 in Richtung des Pfeils 117 bewegt, wenn die Nocke 150 aus der unverriegelten Position im Uhrzeigersinn bewegt wird. Die Verriegelungselemente 115 werden aus der Vertiefung 100 nach außen verschoben, wobei die Verriegelungselemente 115 dann, wenn der Werkzeughalter 10 innerhalb der Bohrung 70 liegt, an den nach vorne gewandten konkaven Kontaktflächen 60 des Werkzeughalters 10 angreifen. An diesem Punkt ist der Lauf der Verriegelungsstange 95 eingeschränkt. Allerdings führt die weitere Drehung der drehbaren Nocke 150 im Uhrzeigersinn dazu, daß die Nockenfläche 170 den Bund 195 gegen die Feder 200 drängt, wodurch die Feder zusammengedrückt und die nach hinten gerichtete Kraft erhöht wird, die die Verriegelungsstange 95 in eine verriegelte Position zieht.
Zur maximalen Verschiebung der Feder 200 kommt es dann, wenn die drehbare Nocke 150 auf 0º gedreht ist. Um die drehbare Nocke 150 allerdings in einer Position zu fangen, die die Wahrscheinlichkeit minimiert, daß die Nocke durch die Federkraft plötzlich in die unverriegelte Position zurückgewegt wird, wird die Nocke 150 in eine Position von -5º überdreht, und die Drehung ist durch die Einstellschraube 260 (Fig. 5) und die Nut 270 der Nocke 150 begrenzt. Durch diese Überdrehung wird zwar etwas von der auf die Verriegelungsstange 95 ausgeübten Federkraft geopfert, der minimale Kraftverlust ist jedoch durch das Merkmal der formschlüssigen Verriegelung gerechtfertigt, das dadurch vorgesehen wird.
Fig. 8 veranschaulicht in Verbindung mit Fig. 1 und 2 auch, daß die Nockendrehung aus der verriegelten in die unverriegelte Position weniger als 1800 beträgt. Wenn die Nocke 150 aus der verriegelten Position gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, dann bewegt sich der Nockenstab 160 zu dem Werkzeughalter 10, womit sich die Feder 200 ausdehnen kann, wenn sich der Bund zu dem Verriegelungsstangenflansch 240 bewegt. Tritt der Bund 195 mit dem Flansch 240 in Kontakt, dann bewirkt die weitere Drehung der Nocke, daß der Nockenstab 160 mit der Nockensteuerfläche 185 der Verriegelungsstange 95 in Kontakt tritt. Die Verriegelungsstange 95 wird dann in Richtung des Pfeils 119 vorgeschoben, bis das vordere Ende 97 der Verriegelungsstange mit dem Aufprallbereich 120 des Werkzeughalters 10 in Kontakt tritt. An diesem Punkt führt die weitere Drehung der Nocke zu einer positiven Aktion, um den Werkzeughalter 10 von dem Basiselement 75 wegzustoßen. Die Vorrichtung ist derart ausgelegt, daß der für diese positive Aktion verfügbare Drehbereich bei etwa 45º liegt.
Wie erläutert, ist der Kontakt längs des Nockenstabes symmetrisch und kommt an einer unterschiedlichen Strecke für die unverriegelte Position und die verriegelte Position der Verriegelungsstange zustande.
Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Auslegung umfaßt ein zusätzliches Merkmal. Selbst wenn der Kontakt des Nockenstabes an der gleichen Strecke längs des Stabes zustande kommen würde, ist die Drehung der Nocke derart begrenzt, daß ein Kontakt mit verschiedenen radialen Abschnitten des Stabes zustande kommt, um die Verriegelungsstange in die verriegelte und unverriegelte Position zu drängen. In Fig. 8 ist beispielhaft dargestellt, daß der Nockenstab 160 mit dem Bund in Kontakt tritt, um die Verriegelungsstange entlang des Abschnitts 272 zurückzuziehen, der als dunkle Linie gezeigt ist. Der Nockenstab 160 tritt mit der Verriegelungsstange in Kontakt, um sie entlang des Abschnitts 274 zu entriegeln, der als dunkle Linie gezeigt ist. Da diese Flächen an unterschiedlichen radialen Stellen an dem Nockenstab 160 liegen, ist die Abnutzung des Nockenstabes 160 minimiert.
Ist der Werkzeughalter in der Bohrung positioniert, dann liefert die in Fig. 8 veranschaulichte Drehung der Nocke 150 eine Bewegung des Nockenstabes 160, die den Bund verschiebt und zu der Verriegelungsstange eine Kraft übermittelt. Wenn der Bund die Feder zusammendrückt, dann wird diese Kraft ebenfalls zu der Verriegelungsstange übermittelt. Um eine richtige Verriegelung der Verriegelungsstange zu erreichen, ist es nicht unüblich, Federkräfte von mehr als 1000 Pfund zu erzeugen. Diese Kraft wird über die Nocke in Form eines Drehmoments übertragen, wenn die Verriegelungsstange 95 zwischen der unverriegelten und der verriegelten Position bewegt wird. Die drehbare Nocke wird allgemein unter Verwendung eines Handwerkzeugs wie eines Schraubenschlüssels gedreht, und die erzeugte hohe Federkraft wird über die Nocke in Form eines hohen Drehmoments zu dem Schraubenschlüssel übertragen. Als Ergebnis kann eine unerwünschte Stoßwirkung der Nocke auftreten, wenn sie sich zwischen der verriegelten und der unverriegelten Position bewegt.
Fig. 9 zeigt die Verschiebung des Nockenstabes und der Feder aus der verriegelten Position (A) der Verriegelungsstange, die einer 0º-Drehung entspricht, in die freigegebene Position (B), die der 135º-Drehung der Nocke entspricht. Die Linie 280 gibt die Verschiebung des Nockenstabes 160 am Kontaktpunkt mit dem Bund 195 wieder, wenn die Nocke aus der verriegelten in die unverriegelte Position gedreht wird. Wie oben erwähnt, liegt die verriegelte Position der Nocke 150 tatsächlich bei einer Drehung von -5º; dies wird aber für die Zwecke der vorliegenden Erläuterung in Fig. 9 nicht veranschaulicht. Aus der Prüfung der in Fig. 9 gezeigten Linie 280 ist zu ersehen, daß die Steigung allmählich steiler wird, wenn die Nocke in die unverriegelte Position gedreht wird. Diese gleiche Linie zeigt das Profil der Federverschiebung, bis der Bund 195 mit dem Verriegelungsstangenflansch 240 in Kontakt tritt, was bei einer Drehung von etwa 400 stattfinden kann. Dies würde dann eine Position der Verriegelungsstange 95 zwischen den in Fig. 1 und 2 gezeigten Positionen sein. An diesem Punkt entlastet sich bei der weiteren Drehung der Nocke die Feder nicht weiter, sondern die Verriegelungsstange wird in Richtung des Pfeils 119 verschoben, um den Werkzeughalter 10 freizugeben. Während der Zeit, in der die Nockendrehung die Verschiebung der Feder beeinflußt, wird allerdings eine merkliche Kraft auf den Nockenstab ausgeübt, die ein hohes Drehmoment erzeugt. Liegt die Kompressionskraft für einen typischen Federsatz über 1000 Pfund, dann wird man verstehen, daß die Kraft und das zugehörige Drehmoment, die von der Nocke übertragen werden, wie dies zum Verriegeln und Entriegeln der Verriegelungsstange 95 erforderlich ist, bei einem starken Stoß bedeutsam werden.
Eine Auslegung, bei der diese Stoßwirkung vermindert wird, ist erwünscht und bildet den Schwerpunkt einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Indem die Zylinderform des Nockenstabes geändert wird, kann die Verschiebung der Feder über den Laufbereich geändert werden. Wieder unter Bezug auf die in Fig. 1 gezeigte Anordnung bewegt sich dann, wenn die zylindrische Nocke 150 aus der unverriegelten Position in die verriegelte Position gedreht wird, die gesamte Einheit aus der Verriegelungsstange 75, dem Bund 195, der Feder 200 und der Endkappe 205 zusammen, während sie durch den Nockenstab 160 verschoben wird, wenn der Werkzeughalter 10 nicht in der Bohrung 70 sitzt. Bei dieser Anordnung liegt keine Relativbewegung zwischen dem Bund 195 und der Verriegelungsstange 95 vor. Erst wenn die Verriegelungsstange 95 von dem Werkzeughalter 10 zurückgehalten wird, wirkt die Bewegung der Nocke 150 gegen den Bund 195 und drückt die Feder 200 zusammen. Diese Bewegung erzeugt die Kurve 280, die in Fig. 9 zu finden ist.
Man hat herausgefunden, daß durch die Änderung des Profils des Nockenstabes die Verschiebung der Feder günstig beeinflußt werden kann, um den Drehbereich auszudehnen, über den sie entlastet (oder zusammengedrückt) wird, und außerdem eine Reibung an dem Nockenstab einzubringen, um die Stoßkraft zu verringern, die bei Verwendung eines rein zylindrischen Stabes erzeugt wird. Indem ein exzentrischer Lappen über die Länge des Nockenstabes eingeführt wird, kann die Verschiebung der Feder minimiert werden, die direkt zur Drehung der Nocke wirkt. Der Nockenstab kann genauer derart in die Federentlastung (oder Kompression) eingreifen, daß das Drehmoment an der Nocke vermindert werden kann. Außerdem kann die Verschiebung der Feder verteilt sein, um die Feder über einen weiteren Bereich der Nockendrehung zu entlasten (oder zusammenzudrücken), wodurch die hohe Kraft, die über eine kurze Drehung übertragen wird, zugunsten einer niedrigeren Kraft minimiert wird, die über eine größere Drehung übertragen wird. Durch Ausdehnung der Nockendrehung zur Federentlastung (oder Kompression) wird die Kraft in einer Drehposition des Stabes zu dem Nockenstab verteilt, der einen Arm mit kleinerem Moment bietet, wodurch das Drehmoment weiter reduziert wird.
Fig. 10 zeigt eine Nocke 150 mit einem Nockenstab 160 mit drei getrennten Segmenten 161, 162 und 163. Die Segmente 161 und 162 sind im Profil mit der oben erläuterten Gestalt identisch; allerdings umfaßt das Segment 163 einen zusätzlichen Lappen 290. Fig. 11 zeigt eine Nocke 150 mit einem Nockenstab 160 mit einem einzigen Segment 164, das ein identisches Profil wie das Segment 163 in Fig. 10 aufweist. Fig. 12 zeigt einen Querschnitt des Nockenstabes 160 durch das Segment 163 von Fig. 10 oder das Segment 164 von Fig. 11. In Anbetracht des Radius r1 der Nockenstabseumente 161 und 162 umfaßt das Segment 163 einen zusätzlichen Lappen mit einem Radius r2, der mit dem Radius r1 gemischt wird, um eine kontinuierliche Fläche zu bilden. Bei Verwendung einer Linie 167 als Grundlinie, die die Mittenlinie 165 des Nockenstabes 160 und die Mittenlinie 155 der Nocke 150 schneidet, tritt eine maximale Abweichung von dem Radius r1 in einem Winkel von etwa 65º von der Basis auf. Dies liegt etwa in der Mitte des Laufs der sich drehenden Nocke. Die Größe des Radius r2 ist etwa gleich der Strecke, die ein Verriegelungselement 115 von der Basis der Rampe 116 zu dem Abschnitt der Rampe 116 läuft, an dem das Verriegelungselement an dem rohrförmigen Schaft angreift. Diese Strecke wird als mittlerer Verriegelungshub bezeichnet.
Es sei daran erinnert, daß in Fig. 1 die Drehung der Nocke 150 ohne den Werkzeughalter 10 am Platz die Verriegelungsstange 75, den Bund 195, die Feder 200 und die Endkappe 205 als Einheit ohne Relativbewegung zwischen den Elementen bewegen würde. Darüber hinaus würde sich der zylindrische Nockenstab 160 innerhalb der Verriegelungsstangenöffnung 180 zwischen der Nockensteuerfläche 185 der Verriegelungsstange 95 und der Nockensteuerfläche 197 des Bunds 95 frei drehen. Die modifizierte Nocke ergibt ein anderes Ergebnis. Wie in Fig. 14 bis 16 gezeigt und im einzelnen erläutert, wirkt die modifizierte Nocke 150 als Keil zwischen der Nockensteuerfläche 185 der Verriegelungsstange 95 und der Nockensteuerfläche 197 des Bundes 195, wodurch die beiden bei der Drehung auseinandergedrängt werden. Selbst wenn die Verriegelungsstange 95 nicht in der Bohrung 70 positioniert ist, dann wird die Feder durch eine Drehung der Nocke 150 auf den maximalen Betrag der Differenz zwischen r2 und r1 zusammengedrückt
Fig. 12 zeigt die Nocke in einer verriegelten Position, die in Fig. 8 der Position (A) entspricht. Fig. 13 zeigt die Nocke in der unverriegelten Position, die der Position (B) in Fig. 8 entspricht. Außerdem zeigen 14 und 15 eine Werkzeughalterbasis 75 und einen Werkzeughalter 10, die mit den oben erläuterten und in Fig. 1 und 2 gezeigten identisch sind, davon abgesehen, daß die Nocke 150 nun einen Stab 160 aufweist, der dem in Fig. 10 oder 11 gezeigten ähnlich ist. Beim Drehen der Nocke 150 aus der verriegelten in die unverriegelte Position folgt der Bund 195 dem ersten Segment 161 und dem zweiten Segment 162 des Nockenstabes 160 (oder dem Nockenstab 164) auf ähnliche Weise, wie dies oben beschrieben wurde. Mit der Einführung des Lappens 290 wird bei der Bewegung der Verriegelungsstange 95 aus der verriegelten Position in die unverriegelte Position, der Lappen 290 auf die Nockensteuerfläche 185 der Verriegelungsstange 95 wirken, wodurch der Verriegelungsstangenflansch 240 und der Bund 195 etwas getrennt werden, während das Ergebnis dieser Drehung insgesamt darin liegt, daß die Feder entlastet werden kann, wodurch tendenzeill eine Stoßkraft erzeugt wird. Dadurch wird wiederum die Feder zusammengedrückt, wodurch bewirkt wird, daß die Verriegelungsstange 95 und der Bund 195 bzw. die Nockensteuerflächen 185 und 197 den Nockenstab 160 einklemmen. Die in Fig. 9 gezeigte Linie 282 stellt die Verschiebung der Feder dar, die durch diese Relativbewegung zwischen der Verriegelungsstange und dem Bund bewirkt wird. In der Mitte der Nockendrehung, bei etwa 65ºC, ist die Federverschiebung maximal.
Mit Zahlen, die als repräsentativ für die vorliegende Erfindung gelten dürften, tritt die maximale Verschiebung zwischen der Verriegelungsstange 95 und dem Bund 195 bei einer Drehung von etwa 65º auf und besitzt einen Wert von etwa 0,05 Inch, wie dies in der Linie 282 gezeigt ist. Dieser Wert von 0,05 Inch entspricht der maximalen Federverschiebung, die für mittlere Verriegelungskräfte erforderlich ist. Aus der Linie 282 ist zu ersehen, daß bei Verwendung der in Fig. 1 bis 8 erläuterten kreisförmigen Nocke die Federverschiebung von 0,05 Inch über eine Drehung von etwa 40º stattfinden würde. Mit der modifizierten Lappenauslegung, die in Fig. 10 und 11 zu finden ist, wird die Ablenkung der Feder nach der Linie 280 nur zugelassen, bis der Lappen der Nocke mit dieser Ablenkung interferiert, wie dies durch die Line 282 gezeigt ist.
Die Linie 280 wurde zur Verdeutlichung über die Linie 282 gelegt, um die tatsächliche Federablenkung mit dem modifizierten Lappen zu zeigen. Die tatsächliche Federablenkung ist durch die oberen Segemente der sich schneidenden Linien 280 und 282 gezeigt. Die Größe der Federablenkung aufgrund des Lappens liegt zwischen 70º und 135º, also einem Bereich von über 60º im Gegensatz zu der Auslegung ohne gelappte Nocke, bei der die Gesamtablenkung zwischen 0º und 40º, also in einem Bereich von 40º lag.
Fig. 14 veranschaulicht die Nocke mit dem modifizierten Lappen am Platz innerhalb der Werkzeughalterbasis 75. Der Lappen 290 ist an einer Position angrenzend an die Nockensteuerfläche 185 der Verriegelungsstange 95 zu sehen. Wenn die Nocke 150 im Uhrzeigersinn in die verriegelte Position gedreht wird, wirkt der Lappen als Keil gegen die Nockensteuerfläche der Verriegelungsstange, wodurch die Kompression der Feder auf einen Grad erhöht wird, der höher als bei dem ursprünglichen Nockenprofil zu Beginn der Drehung ist, wobei aber gleichzeitig wirksam eine reibungsbeständige Drehung eingebracht wird. Dies ist in der in Fig. 16 gezeigten Zwischenposition veranschaulicht.
Durch die weitere Drehung wird der Lappen 290 über den Kontakt mit der Nockensteuerfläche 185 der Verriegelungsstange 95 hinaus vorgeschoben, bis nur die kreisförmigen Nockenabschnitte (161, 162 von Fig. 10 oder 164 von Fig. 11) mit der Steuerfläche 185 in Kontakt stehen. Die Nocke 150 ist in Fig. 15 in der verriegelten Position gezeigt.
Die durch den versetzten Lappen 290 im mittleren Abschnitt 163 des Nockenstabes 160 erzeugte Wirkung könnte verdoppelt werden, wenn der mittlere Abschnitt 163 ein zylindrisches Profil behalten würde und der obere und der untere Abschnitt 161 bzw. 162 jeweils einen ähnlichen Lappen wie den Lappen 290 aufweisen würden. Die erwünschte Wirkung wird erzeugt, solange die Federentlastung (oder Kompression) über einen weiteren Drehbereich als demjenigen verteilt ist, der durch die kreisförmige Nockenauslegung erzeugt wird, die in Fig. 1 bis 8 erläutert wurde.
Schließlich ist zu verstehen, daß die Orientierung des Lappens 290 um 180º verschoben werden kann, so daß ein Kontakt mit dem Bund 195 und nicht mit der Verriegelungsstange 95 auftritt. Aus Fig. 10 ist allerdings ersichtlich, daß dann das Segment 161 und 162 gegen ein gelapptes Segment 163 ausgetauscht werden müßte.
Es wurde ein Nockenmechanismus beschrieben, der dazu verwendet werden kann, einer Verriegelungsstange eines Schnellwechselwerkzeughalters eine Hin- und Herbewegung zu verleihen, um den Werkzeughalter an einer Werkzeughalterbasis zu sichern oder den Werkzeughalter von der Werkzeughalterbasis freizugeben.
An den speziell beschriebenen Ausführungsformen dieser Vorrichtung können Änderungen der Modifizierung vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, die lediglich durch den Umfang der beigefügten Ansprüche begrenzt sein soll.

Claims

1. Vorrichtung zum lösbaren Halten eines rohrförmigen Werkzeughalterschafts (45), die folgendes aufweist: ein Basiselement (75) mit einer nach vorne gewandten Fläche (67) und einer Bohrung (70), die die nach vorne gewandte Fläche (67) schneidet und sich davon nach hinten erstreckt, um den Werkzeughalter (45) aufzunehmen, eine Verriegelungsstange (95) mit einem vorderen (97) und einem hinteren Ende innerhalb des Basiselements (75), die in Hin- und Herbewegung nach hinten und nach vorne bewegbar ist, um den Werkzeughalterschaft (45) innerhalb der Bohrung (70) in eine verriegelte Position zu ziehen und den Werkzeughalterschaft (45) aus der Bohrung (70) in eine unverriegelte Position freizugeben, dadurch gekennzeichnet, daß am Basiselement (75) eine drehbare Nocke (150) angebracht ist, die derart an der Verriegelungsstange (95) zu betreiben ist, daß die Hin- und Herbewegung nach hinten und nach vorne vorgesehen wird, wobei die Nocke (150) aus einem versetzten Stab (160) mit einer Längsachse (165) und einer zugeordneten Länge besteht, und wobei der Stab (160) ein erstes Nockensegment (161), das so zu betreiben ist, daß die Verriegelungsstange (95) nach hinten in die verriegelte Position gedrängt wird, sowie ein zweites Nockensegment (163) aufweist, das so zu betreiben ist, daß die Verriegelungsstange (95) formschlüssig nach vorne in die unverriegelte Position verschoben wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das erste Nockensegment (161) des Nockenstabs (160) an einer anderen radialen Position als das zweite Nockensegment (163) des Stabs (160) liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, die ferner ein Mittel (200) umfaßt, um die Verriegelungsstange (95) elastisch in die verriegelte Position zu drängen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der das Mittel (200) zum elastischen Drängen der Verriegelungsstange (95) eine Feder (200) ist, die zwischen der Nocke (150) und dem hinteren Ende der Verriegelungsstange (95) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, die ferner aus einem Bund (195) mit einer ersten Nockensteuerfläche (197) besteht, der gleitend über der Verriegelungsstange (95) zwischen der Nocke (150) und der Feder (200) derart positioniert ist, daß die Drehung der Nocke (150) in die verriegelte Position das erste Nockensegment (161) dazu bringt, mit der ersten Nockensteuerfläche (197) des Bundes (195) in Kontakt zu treten und sie nach hinten zu verschieben, wodurch die Feder (200) zusammengedrückt wird, die ihrerseits die Verriegelungsstange (95) nach hinten drängt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der sich eine Öffnung (180) durch die Verriegelungsstange (95) erstreckt und sich der Nockenstab (160) derart durch die Öffnung (180) erstreckt, daß das zweite Nockensegment (163) mit einer zweiten Nockensteuerfläche (185) in Kontakt tritt, die am vorderen Abschnitt der Öffnungswand angeordnet ist, um die Verriegelungsstange (95) nach vorne zu drängen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das erste Nockensegment (161,162) mit der ersten Nockensteuerfläche (197) auf symmetrische Weise entlang der Länge des Nockenstabs (160) in Kontakt tritt.

8. Votrichtung nach Anspruch 7, die ferner ein Mittel (200) umfaßt, um die Verriegelungsstange (95) elastisch in die verriegelte Position zu drängen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der das Mittel (200) zum elastischen Drängen der Verriegelungsstange (95) eine Feder (200) ist, die zwischen der Nocke (150) und dem hinteren Ende der Verriegelungsstange (95) angeordnet ist, um die Verriegelungsstange (95) in die verriegelte Position zu drängen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, die ferner aus einem Bund (195) mit einer ersten Nockensteuerfläche (197) besteht, der gleitend über der Verriegelungsstange (95) zwischen der Nocke (150) und der Feder (200) derart positioniert ist, daß die Drehung der Nocke (150) in die verriegelte Position das erste Nockensegment (161) dazu bringt, mit der ersten Nockensteuerfläche (197) in Kontakt zu treten und sie nach hinten zu verschieben, wodurch die Feder (200) zusammengedrückt wird, die ihrerseits die Verriegelungsstange (95) nach hinten drängt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der sich eine Öffnung (180) durch die Verriegelungsstange (95) erstreckt und sich der Nockenstab (160) derart durch die Öffnung (180) erstreckt, daß das zweite Nockensegment (163) mit einer zweiten Nockensteuerfläche (185) in Kontakt tritt, die am vorderen Abschnitt der Öffnungswand angeordnet ist, um die Verriegelungsstange (95) nach vorne zu drängen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das erste Nockensegment (161,162) des Nockenstabs (160) längs des Nocken-stabs (160) an einer anderen Längsposition als das zweite Nockensegment (163) des Nockenstabs (160) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, die ferner ein Mittel (200) umfaßt, um die Verriegelungsstange (95) elastisch in die verriegelte Position zu drängen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der das Mittel (200) zum elastischen Drängen der Verriegelungsstange (95) eine Feder (200) ist, die zwischen der Nocke (150) und dem hinteren Ende der Verriegelungsstange (95) angeordnet ist, um die Verriegelungsstange (95) in die verriegelte Position zu drängen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, die ferner aus einem Bund (195) mit einer ersten Nockensteuerfläche (197) besteht, der gleitend über der Verriegelungsstange (95) zwischen der Nocke (150) und der Feder (200) derart positioniert ist, daß die Drehung der Nocke (150) in die verriegelte Position das erste Nockensegment (161,162) dazu bringt, mit der ersten Nockensteuerfläche (197) in Kontakt zu treten und sie nach hinten zu verschieben, wodurch die Feder (200) zusammengedrückt wird, die ihrerseits die Verriegelungsstange (95) nach hinten drängt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der sich eine Öffnung (180) durch die Verriegelungsstange (95) erstreckt und sich der Nockenstab (160) derart durch die Öffnung (180) erstreckt, daß das zweite Nockensegment (163) mit einer zweiten Nockensteuerfläche (185) in Kontakt tritt, die am vorderen Abschnitt der Öffnungswand angeordnet ist, um die Verriegelungsstange (95) nach vorne zu drängen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der das erste Nockensegment (161,162) mit der ersten Nockensteuerfläche (197) auf symmetrische Weise entlang der Länge des Nockenstabs (160) in Kontakt tritt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, die ferner ein Mittel (200) umfaßt, um die Verriegelungsstange (95) elastisch in die verriegelte Position zu drängen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, bei der das Mittel (200) zum elastischen Drängen der Verriegelungsstange (95) eine Feder (200) ist, die zwischen der Nocke (150) und dem hinteren Ende der Verriegelungsstange (95) angeordnet ist, um die Verriegelungsstange (95) in die verriegelte Position zu drängen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, die ferner aus einem Bund (195) mit einer ersten Nockensteuerfläche (197) besteht, der gleitend über der Verriegelungsstange (95) zwischen der Nocke (150) und der Feder (200) derart positioniert ist, daß die Drehung der Nocke (150) in die verriegelte Position das erste Nockensegment (161) dazu bringt, mit der ersten Nockensteuerfläche (161) in Kontakt zu treten und sie nach hinten zu verschieben, wodurch die Feder (200) zusammengedrückt wird, die ihrerseits die Verriegelungsstange (95) nach hinten drängt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der sich eine Öffnung (180) durch die Verriegelungsstange (95) erstreckt und sich der Nockenstab (160) derart durch die Öffnung (180) erstreckt, daß das zweite Nockensegment (163) mit einer zweiten Nockensteuerfläche (185) in Kontakt tritt, die am vorderen Abschnitt der Öffnungswand angeordnet ist, um die Verriegelungsstange (95) nach vorne zu drängen.

22. Vorrichtung zum lösbaren Halten eines rohrförmigen Werkzeughalterschafts (45), die folgendes aufweist: ein Basiselement (75) mit einer nach vorne gewandten Fläche (67) und einer Bohrung (70), die die nach vorne gewandte Fläche (67) schneidet und sich davon nach hinten erstreckt, um den Werkzeughalter (45) aufzunehmen, eine Verriegelungsstange (95) mit einem vorderen (97) und einem hinteren Ende innerhalb des Basiselements (75), die in Hin- und Herbewegung nach hinten und nach vorne bewegbar ist, um den Werkzeughalterschaft (45) innerhalb der Bohrung (70) in eine verriegelte Position zu ziehen und den Werkzeughalterschaft (45) aus der Bohrung (70) in eine unverriegelte Position freizugeben, dadurch gekennzeichnet, daß

a) am Basiselement (75) eine drehbare Nocke (150) angebracht ist, die derart an der Verriegelungsstange (95) zu betreiben ist, daß die Hin- und Herbewegung nach hinten und nach vorne vorgesehen wird, wobei die Nocke (150) aus einem versetzten Stab (160) mit einer Längsachse (165) und einer zugeordneten Länge besteht und einen versetzten Abschnitt (163) aufweist, und wobei der Stab (160) ein erstes Nockensegment (161), das so zu betreiben ist, daß die Verriegelungsstange (95) nach hinten in die verriegelte Position gedrängt wird, sowie ein zweites Nockensegment (163) aufweist, das so zu betreiben ist, daß die Verriegelungsstange (95) formschlüssig nach vorne in die unverriegelte Position verschoben wird, und

b) wobei die Drehung der Nocke (150) zur Hin- und Herbewegung der Verriegelungsstange (95) aus der unverriegelten Position in die verriegelte Position weniger als 180º beträgt.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, bei der die Drehung der Nocke zwischen der verriegelten Position und der unverriegelten Position weniger als 145º beträgt.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22, bei der die Drehung der Nocke (150), die den Werkzeughalter (10) formschlüssig in die unverriegelte Position verschiebt, weniger als 50º beträgt.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, die ferner aus einer Feder (200) besteht, die zwischen der Nocke (150) und dem hinteren Ende der Verriegelungsstange (95) angeordnet ist, um die Verriegelungsstange (95) in die verriegelte Position zu drängen, und weiter aus einem Bund (195) mit einer ersten Nockensteuerfläche (197) besteht, der gleitend über der Verriegelungsstange (95) zwischen der Nocke (150) und dem hinteren Ende der Vernegelungsstange (95) derart positioniert ist, daß die Feder (200) dazwischen gefangen ist, so daß die Drehung der Nocke (150) in die verriegelte Position das erste Nockensegment (161) dazu bringt, mit der ersten Nockensteuerfläche (197) in Kontakt zu treten und sie nach hinten zu verschieben, wodurch die Feder (200) zusammengedrückt wird, die ihrerseits die Verriegelungsstange (95) nach hinten drängt.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die drehbare Nocke (150) ferner eine Umfangsgrenzanschlagnut (270) umfaßt, mit der eine Einstellschraube (260) durch das Stützelement (75) verschiebbar in Eingriff steht, die die Drehung der Nocke (150) über einen begrenzten Bereich zuläßt.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, bei der der Drehbereich der Nocke (150) jenseits der maximalen Kompression der Feder (200) in der vollständig verriegelten Position liegt, wodurch die Nocke (150) veranlaßt wird, in einer gefangenen Position zu bleiben.