DE7131738U - Schnellkupplung für rotierende Schaftwerkzeuge - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DR.-ING. WOLFF, H. BARTELS DR. BRANDES, DR.-ING. HELD

Dipl.-Phys. Wolff-

STUTTGART 1 A-Aug. 1971...

LANGE STRASSE 51 TELEFON, (0711) 296310 und W7295

TELEX, 0722312

Unser Zeichen: 123 066/910633

Gebr. Leitz Werkzeugfabrik, 7082 Oberkochen Baden-Württemberg

Schnellkupplung für rotierende Schaftwerkzeuge

7131738i8.ii. 71

PATENT	A N	Γ	DR	WALTE	-I-
DR.-ING. WOLFF,		H. BARTELS
DR. BRANDES,	-ING. HELD
Dipl.-Phys.	Wolff.

7 STUTTGART 1

2.Aug.1971

LANGE STRASSE 5) TELEFONi (0711) 2?«10 und 2?7295

TELEX₁ 0722312

Die Erfindung betrifft eine Schnellkupplung für rotierende Schaftwerkzeuge mit einem spindelförmigen und mit einem hülsenförmigen Kupplungsteil, die axial wenigstens teilweise ineinanderste debar sind.

L J

Bei der Bearbeitung von Werketücken, an denen eine g

nernuste

Anzahl von Bohrungen, und zwar meist verschiedener Art ,/werden vielfach Bohrmaschinen oder Bohrautornaten mit einer oder mit mehreren Bohreinheiten eingesetzt, deren jede eine größere Anzahl paralleler Arbeitsspindeln aufweist, die jeweils mit einem rotierenden Schaftwerkzeug, beispielsweise mit einem Bohrer, einem Senker oder dergleichen, bestückt sind. Diese Schaftwerkzeuge müssen hin und wieder ausgewechselt werden, sei es bei der Umstellung auf andere Werkzeugdurchmesser, sei es infolge von Abnutzung oder Bruch des Werkzeuges. Um dabei die Rüstzeiten und damit die Stillstandszeiten der Maschine soweit wie möglich zu verringern, hat man Schnellkupplungen entwickelt, mit denen ein Werkzeugwechsel wesentlich schneller vonstatten geht als bei der früher üblichen Art der Werkzeugbefestigung mittels Gewinde. Solche Schnellkupplungen bestehen im wesentlichen aus zwei Kupplungsteilen, nämlich aus einem roaschinenseitigen Kupplungsteil, der spindelförmig ausgebildet ist, und aus einem werkzeugseitigen Kupplungsteil, der hülsenförmig ausgebildet ist, wobei die beiden Kupplungsteile wenigstens teilweise ineinander steckbar sind. Die beiden Kupplxingsteile werden mittels einer oder mehrerer Kugeln miteinander verriegelt, die in radiden Bohrungen der den spindelförmigen Kupplungsteil aufnehmenden Hülsenwand des hülsenförmigen Kupplungsteils bewegbar sind

en ist,

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und deren Durchmesser größer als die Wandstärke der sie aufnehmenden Külsenwand ist, so daß sie auf der einen Wandseite aus den Radialbohrungen herausragen, wenn sie mit der anderen Wandseite bündig sind. Der spindelförmige Kupplungsteil weist eineriUn»£angsnut mit kreisabschnlttförmigem Querschnitt auf, die sich bei geschlossener Schnellkupplung in der Ebene der Radialbohrungen befindet und in die die Kugeln beim Schließen der Kupplung eingreifen. In diese Schließstellung werden die Kugeln durch eine Schließhülse bewegt, die auf der Außenseite des hülsenfor mi gen Kupplungsteils axial verschiebbar angeordnet ist und durch eine an diesem Kupplungsteil sich abstützende Feder in eine axiale Stellung, die Schließstellung, gedruckt wird, in der sie die Radialbohrungen verschließt. Zum öffnen der Schnellkupplung wird die Schlieohülse von Hand entgegen der Kraft der Feder in eine axiale Stellung, die ü£fnttäv;;-$stellung, bewegt, in der eine auf ihrer Innenwand angeordnete Umfangsnut sich in der Ebene der Radialbohrungen befindet, so daß die Kugeln sich aus der umfangsnut des spindelförmigen Teils heraur so weit in die Umfangsnut dar Schließhülse hineinbewegen können, daß dadurch der hülsenförmige Kupplungsteil gegenüber dem spindelfönaigen Kupplungsteil axial frei bewegbar ist. Der Außendurchmesser der Schließhülse hängt von der erforderlichen Nuttiefe und von der im Bereich der umfangsnut außerdem erforderlichen Wandstärke ab. Die Wnfangsnut der Schließhülse muß mindestens ebenso tief wie die umfangsnut des spindelförmigen Kupplungsteils sein, damit die beiden Kupplungsteile einwandfrei voneinander getrennt werden können. Von diesem Mindestdurchmesser der SchlieShülse aus, der von vornherein um einiges größer als der Außendurchmesser des hülsenförmigen Kupplungsteils ist, ist noch ein weiterer _t sehr beträchtlicher Abstand zu benachbarten Schnellkupplungen einzuhalten, damit die einzelne Schließhülse zum

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Lösen des Schafts?erk^eu«es überhaupt von Hand in die öff— nungsstellung bewegt werden kann. Beim Zusammenstecken der beiden Kupplungsteile ist der Platzbedarf sogar noch größer, weil dabei die Sehließhülse mit einer Hand entgegen der Kraft der Rückholfeder, d.h. entgegen der Einsteckrichtung, in die Öffnungsstellung bewegt und darin festgehalten werden muß, während mit der anderen Hand der hülsenförmige Kupplungsteil auf den spindelförmigen Kupplungsteil aufgesteckt wird. Bei den bekannten Schnellkupplungen kann demnach ein systembedingt ^ver"

mäßig großer
hältnis-/ .Mindestabstand der einzelnen Arbeitsspindeln nicht unterschritten werden, was die Einsatzmöglichkeit der betreffenden Bohreinheit einschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schnellkupplung für rotierende Schaftwerkzeuge zu schaffen, deren Raumbedarf für den Einbau und die Betätigung geringer als bei den bisher bekannten Schnellkupplungen ist.

Diese.Aufgabe ist bei einer Schnellkupplung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der spindelförmige Kupplungsteil in dem in den hülsenförmigen Kupplungsteil einsteckbaren Bereich mit wenigstens einem Vorsprung versehen ist und daß der hülsenförmige Kupplungsteil in der den spindelförmigen Kupplungsteil aufnehmenden Hülsenwand wenigstens eine mit dem Vorsprung zusammenwirkende Aussparung aufweist, die vom offenen Ende des hülsenförmigen Kupplungsteils aus zunächst in axialer Richtung und anschließend im wesentlichen in ümfangsrichtung verläuft. Dadurch ist der Platzbedarf für die Schnellkupplung selbst und für ihre Handhabung erheblich geringer und außerdem die Handhabung erleichtert, -um Kuppeln eines Schaftwerkzeuges mit einer Arbeitsspindel genügt es nämlich, die beiden Kupplunsteile zu-

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nächst in axialer Richtung zusaramenzusrecken und anschließend gegeneinander zu verdrehen. Zum Lösen des Schaftwerkzeuges von der Arbeitsspindel verfährt man einfach in umgekehrter Reihenfolge . Wegen des Fehlens einer Schlieöhülse ist schon rein konstruktiv der Außendurchmesser der Schnellkupplung gemäß der Erfindung kleiner als derjenige der bekannten Schnell kupplung. Da nun zugleich das Verschieben einer Schließhülse gegenüber dem hülsenförmigen Kupplungsteil entfällt,benötigt man insbesondere beim Zusammenstecken der beiden Kupplungsteile keine zweite Hand mehr, wodurch auch der Platzbedarf für die Handhabung der Schnellkupplung erheblich verringert wird. Da das Kuppeln eines Schaftwerkzeuges mit der Arbeitsspindel und das Lösen desselben sehr einfach ist und keine großen Kräfte erfordert, muß:· man für die Handhabung einer solchen Schnellkupplung nicht unbedingt den hülsenförmigen Kupplungsteil, sondern nur das Schaftwerkzeug ergreifen, welches in der Regel einen geringeren Durchmesser als der mit ihm verhundene Kupplungsteil hat, so daß auch bei extrem eng benachbarten Arbeitsspindeln noch ein einfaches Auswechseln der Schaftwerkzeuge möglich ist. Bei der Verwendung von Schnellkupplungen gemäß der Erfindung ist also der zwischen zwei benachbarten Arbeitsspindeln einzuhaltende Mindestabstand nicht mehr von den Schnellkupplungen abhängig, sondern allein noch von anderen konstruktiven Gesichtspunkten, wie z.B. dem Platzbedarf der Spindellager. Darüber hinaus ist die Schnellkupplung gemäß der Erfindung auch wesentlich einfacher aufgebaut, indem sie weniger Teile enthält, was zugleich eine Verringerung ihrer Herstellungskosten zur Folge hat und was ihre Störanfälligkeit vermindert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Schnellkupplung gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß der in Umfangsrichtung verlaufende Teil der Aussparung in beiden Richtungen an den in axialer Richtung verlaufenden Teil anschließt und eine T-förmige Aussparung bildet. Dadurch ist eine Schnellkupplung für den Einsatz in beiden.Drehrichtungen gleicher-

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maßen geeignet, so daß man nicht zweierlei Arten von hülsenförmigen Kupplungsteilen vorrätig halten muß und außerdem Bedienungsfehler ausgeschlossen sind.

Bei einer sehr vorteilhaften Ausführungsform der Schnellkupplung gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, daß in der den spindelförmigen Kupplungsteil aufnehmenden Hülsenwand eine Omfangsnut vorgesehen ist und daß der spindelförmige Kupplungsteil bei geschlossener Kupplung in der Ebene dieser Umfangsnut eine Querbohrung aufweist, die einen darin bewegbaren Rastkörper, vorzugsweise eine Rastkugel aufnimmt, der unter der Wirkung einer Feder aus der Querbohrung teilweise herausbewegbar ist. Der Rastkörper und die Umfangsnut an je einem der beiden Kupplungsteile wirken in axialer Richtung als Raste beider Teile gegeneinander, so daß es bei einem Werkzeugwechsel genügt, das neue Schaftwerkzeug mit seinem hülsenförmigen Kupplungsteil lediglich in axialer Richtung auf den spindelförmigen Kupplungsteil aufzustecken und das Verdrehen beider Kupplungsteile gegeneinander dem durch die Schnittkräfte hervorgerufenen Drehmoment zu tiberlassen. Dadurch wird ein Werkzeugwechsel noch weiter vereinfacht und erleichtert und außerdem die Rüstzeit noch weiter verkürzt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Aus füh rungs form kann vorgesehen sein, daß der spindelförmige Kupplungsteil an die Werkzeugaufnahme der Arbeitsspindel angepaßt und in bekanner Weise mit dieser verbindbar ist. Mit dieser Ausführungsform der Schnellkupplung ist es möglich, bereits vorhandene Bohreinheiten, die Arbeitsspindeln mit herkömmlichen Werkzeugaufnahmen, wie z.B. Führungszylinder und Befestigungsg-ewinde, aufweisen, erst nachträglich mit Schnellkupplungen gemäß der Erfindung auszurüsten und dadurch ihre Einsatzmöglichkeiten auszuweiten und ihre Wirtschaftlichkeit durch Verkürzen der Rüstzeiten zu erhöhen.

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Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer geschlossenen Schnellkupplung gemäß der Erfindung:

Fig. 2 einen erweiterten Längsschnitt durch die Schnellkupplung nach der Linie 2-2 in Fig. 1?

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Arbeitsspindel mit einem darin eingesetzten spindelförmigen Kupplungsteil einer zweiten Ausführungsform der Schnellkupplung gemäß der Erfindung und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen hülsenförmigen Kupplungsteil für die Schnellkupplung nach Fig. 1 oder . Fig. 3.

Wie aus Fig. 1, besser aber noch aus Fig. 2, zu ersehen ist, weist eine Schnellkupplung gemäß der Erfindung zwei Hauptteile auf, nämlich einen spindelförmigen Kupplungsteil 1 und einen hülsenförmigen Kupplungsteil 2, die im folgenden abgekürzt Spindelteil 1 bzw. Hülsenteil 2 genannt werden.

Der Spindelteil 1 bildet eine im Durchmesser stark abgesetzte zylindrische Verlängerung einer Arbeitsspindel 3, die mittels eines Lagers 4 in einer nur angedeuteten Bohreinheit 5 gelagert ist und mittels eines Zahnrades 6 angetrieben wird. Die übrigen Führungs-, Lagerungs- und Antriebsteile sind aus Vereinfachungsgründen weggelassen worden,

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Der Hü'senteil I und die Arbeitsspindel 3 sind einstückig ausgebildet.

Der Spindelteil 1 ist bei etwa einem Drittel seiner Länge von der Arbeitsspindel 3 ausjgemessen mit einer durch seine Achse hindurchgehenden ersten Querbohrung versehen, in die ein zylindrischer Stift 11 eingesetzt ist/ der aus der Bohrung beiderseits des Spindelteils um das gleiche Maß herausragt. Diese beiden herausragenden Enden des Stiften 11 bilden zwei Vorsprünge des Spindelteils 1, die mit dem Hülsenteil 2 kuppelnd zusammenwirken. Der Stift 11 ist als Vollstift dargestellt. Stattdessen kann aber auch ein hohler Spannstift oder dergl. verwendet werden. Bei etwa zwei Drittel seiner Länge von der Arbeitsspindel .aus gemessen ist der Spindelteil 1 mit einer zweiten durch seine Achse hindurchgeherden Querbohrung 12 versehen. Diese Querbohrung 12 ist von einer Seite her nicht mit ihrem vollen Durchmesser durchgebohrt, so daß an diesem Bohrungsende eine kragenartige Verengung vorhanden ist. Die kegelförmige Innenfläche dieser Verengung bildet eine Anlagefläche für eine Rastkugel 13, deren Außendurchmesser nur wenig kleiner als die Querbohrung 12 ist. An dem mit der Verengung versehenen Ende der Querbohrung kann demnach die Rastkugel 9 zwar über die Umfangsfläche des Spindelteils 1 hinaus aus der Querbohrung teilweise herausragen, ohne indessen herausfallen zu können. An dem der Verengung entgegengesetzten Ende ist die Querbohrung 12 mit Gewinde versehen, in das ein Gewindestift 14 eingeschraubt ist. Dieser Gewindestift 14 stützt eine Druckfeder 15 ab, die ihrerseits die Rastkugel 13 gegen das verengte Ende der Querbohrung 12 drückt.

Der Hülsenteil 2 ist Ab langgestreckter zylindrischer Körper ausgebildet, der zwei axiale Sackbohrungen.21 und 22 aufweist.

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Die eine axiale Sackbohrung 21 dient als Paßbohrung des Hin senteils 2 für den Spindelteil 1. Am freien Ende der einen axialen Sackbohrung 21 sind in der Hülsenwand zwei einander radial gegenüberliegende und spiegelbildlich ausgebildete Aussparungen 23 vorgesehen. Jede Aussparung 23 weist einen in axialer Richtung verlaufenden Teil 24 und einen in Umfangsrichtung verlaufenden Teil 25 auf. Der in axialer Richtung verlaufende Teil 24 ist am stirnseitigen Ende der BUlsenwand offen. Der in Umfangsrichtung verlaufende Teil 25 der Aussparung schließt in beiden Richtungen an den in axialer Richtung verlaufenden Teil 24 an, so daß eine T-förmige Aussparung entsteht, wie besonders aus Fig. 1 zu ersehen ist. Im Hinblick darauf, daß beim Kuppeln des Hülsen-* teils 2 mit dem Spinde!teil 1 die Aussparungen 23 je ein Ende des Stiftes 11 aufnehmen, sind die wandflachen der Aussparungen 23, insbesondere diejenigen des jeweils in Umfangsrichtung verlaufenden Teils 25, als Hüllflächen eines stets normal zur Hülsenachse ausgerichteten Zylinders ausgebildet. Die mittlere Querschnittsebene des in UmfangscLchtung verlaufenden Teils 25 der Aussparungen, hat vom freien Hülsenende die gleiche Entfernung wie die Jr aes Stiftes 11 von dem Absatz der Arbeitsspindel 3, an den sich der Hülsenteil 2 beim Kuppeln mit dem Spindelteil 1 anlegt. In der Hülsenwand der axialen Sackbohrung 21 ist bei etwa zwei Drittel ihrer ffiefe eine Umfangsnut 26 vorgesehen, die im wesentlichen einen kreisabschnittförmigen Querschnitt aufweist, dessen Radius etwa gleich dem der Rastkugel. 13 ist. Beim Kuppeln des Hülsenteils 2 mit dem Spindelteil 1 greift die Rastkugel 13 in diese Umfangsnut 26 ein und bildet so eine Raste zwischen den beiden Kupplungsteilen. Diese Rastwirkung vermag die beiden Kupplungsteile in der gekuppelten Stellung zu halten, auch ohne daß die Enden des Stiftes 11 bereits in den in Umfangsrichtung verlaufenden Teil 25 der Aussparung 23 eingreifen.

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Die zweite axiale Sackbohrung 22 des Hülsenteils 2 dient der Aufnahme von rotierenden -Schaftweirkzeuqen. νού Jenen in den Fig. 1 und 2 als Beispiel ein Bohrer 27 für die Holzbearbeitung dargestellt ist. Dieser Bohrer 27 weist einen zylindrischen Einspannschaft auf, der auf einer Seite abgeflacht ist. Zum Festklemmen des Werkzeugschaftes in der axialen Sackbohrung 22 sind in ihrer Seitenwand zwei radiale Gewindebohrungen vorgesehen, in die je ein Gewindestift 28 als Klemmschraube eingeschraubt ist. Um den Bohrer 27 axial genau einstellen zu können, ist er an seinem Einspannschaft mit einer axialen Gewindebohrung versehen, in die eine Stellschraube 29 bis zu der jeweils gegebenen Tiefe eingeschraubt ist.

Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel stimmt der Hülsenteil mit demjenigen des ersten Ausführungsbeispieles völlig überein, weshalb für dessen Einzelheiten die gleichen Bezugszahlen eingetragen sind. Für den sich vom ersten Ausführungsbeispiel unterscheidenden Spindelteil sind jeweils um 100 größere Bezugszahlen als beim ersten Ausführungsbeispiel gewählt, so daß insoweit auf die Beschreibung der übereinstimmenden Teile hingewiesen ist.

Der Spindelteil 101 des zweiten Ausführungsbeispieles der Schnellkupplung ist als getrenntes Teil ausgebildet und an die Werkzeugaufnahme einer bereits vorhandenen Arbeitsspindel 107 angepaßt. Diese Arbeitsspindel weist als Werkzeugaufnähme eine axiale Paßbohrung 108 und eine daran anschließende Gewindebohrung 109 auf. Der Spindelteil 101 weist zunächst einen Bund 116 auf, der einerseits der stirnseitigen Anlage eines Hülsenteils 2 und andererseits der Anlage an der Stirnfläche der Arbeitsspindel 107 dient. Des weiteren weist der Spinde1-tail 101 als Gegenstücke zu der Werkzeugaufnahme der Arbeits-

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spindel ίο/ einen ein den Buna 116 anschließenden raübundii/ und einen daran anschließenden Gewindezapfen 118 auf.

Mit Schnellkupplungen gemäß der Erfindung kann man den Achs-

.abstand zweier benachbarter Arbeitsspindeln mindestens ebenso klein wählen wie bei den älteren Arbeitsspindeln mit Befestigungsgewinde für die Werkzeugaufnahme. Diesen gegenüber hat man aber den Vorteil einer erheblich verkürzten Rüstzeit beim Wechseln der Schaftwerkzeuge. Gegenüber der bekannten Schnellkupplung hat man den Vorteil eines bedeutend kleineren MindestabStandes benachbarter Arbeitsspindeln sowie aufgrund des einfacheren Aufbaues den Vorteil geringerer Herstellungskosten und geringerer Störanfälligkeit.

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I;

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Claims (5)

1. - Ii -

   S c h u t ζ a η s ρ χ ü c h

   \. Schnellkupplung für rotierende Schaftweikzeuge mit einem spindel for itd gen und mit einem hül senf örmi gen Kupplungsteil, die axial wenigstens teilweise J-neinandersteckbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der spindelförmige Kupplungsteil (l;101) in dem in den hülsenförmigen Kupplungsteil (2) eixisteckbaren Bereich mit wenigstens einem Vorsprung (11) varsehen ist und daß der hülsenförmige Kupplungsteil (2) in der den spindelförmigen Kupplungsteil (l;101) aufnehmenden Hülsenwand wenigstens eine mit dem Vorsprung (11) zusammenwirkende Aussparung (23) aufweist, die vom offenen'Ende des hülsenförmi gen Kupplungsteil (2) aus zunächst in axialer Richtung und anschließend ini wesentlichen in Umfangsrichtung verläuft.
2. 2. Schnellkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in Umfausrichtung verlaufende Teil (25) der Aussparung (23) in beiden Richtungen an den in axialer Richtung vorlaufenden Teil (24) anschließt und eine T-förmige Aussparung bildet.
3. 3. Schnellkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der den spindelförmigen Kupplungsteil )l;101) aufnehmenden Hülsenwand eine ürafangsnut (26) vor? gesehen ist und daß der spindelförmige Kupplungsteil (1; 102) bei geschlossener Kupplung in der Ebene dieser Umfangpnut eine Querbohrung (12) aufweist, die einen darin bewegbaren Rastkörper (13), vorzugsweise eine Rastkugel, aufnimmt, der unter der Wirkung einer Feder (15) aus der Querbohrung (12) teilweise herausbewegbar ist.

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4. 4. Schnellkupplunj nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet. daß der spindelförmige Kupplungsteil (1) mit 3er jeweiligen Arbeitsspindel (3) einstückig ausgebildet ist.
5. 5. Schnellkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der spindelförmige Kupplungsteil (101) an die Werkzeugaufnähme (108,109) der Arbeitsspindel (107) angepaßt und in bekannter Weise mit dieser verbindbar ist.

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