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Schnellwechselfutter Die Erfindung bezieht sich auf ein bei Werkzeugmaschinen,
z. B. Bohrmaschinen, Fräsmaschinen, Drehbänken od. dgl., verwendbares Schnellwechselfutter;
bei welchem die Einsatzhülse durch in seitlichen Öffnungen des Futterkörpers radial
bewegbare Sperrschieber axial gehalten wird, die von einer auf dem Futterkörper
durch Federkraft verschiebbaren ' Verriegelungshülse selbsttätig in die Kupplungsstellung
gedrückt werden und die bei entgegengesetzter Verschiebebewegung der Verriegelungshülse
die Einsatzhülse freigeben.
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Ein Nachteil der bekannten Bauarten besteht darin, daß die zur Verriegelung
der Einsatzhülse dienenden Sperrelemente durch Betätigung einer äußeren, axial verschiebbaren
Hülse, in der die Sperrelemente geführt sind, gelöst werden müssen. Die Hülse bildet
an ihrer inneren Mantelfläche, nachdem der Bedienungsmann sie mit der Hand erfaßt
hat, mit den weiter umlaufenden Sperrelementen Reibungsstellen, an welchen im Laufe
einer längeren Betriebszeit eine unerwünschte Abnutzung auftritt. Eine weitere Folge
dieser Reibung ist, daß das Festhalten der verschiebbaren Hülse - abgesehen von
der Unfallgefahr - einen gewissen Kraftaufwand erfordert und bei dem Bedienungsmann
nach längerer Arbeitszeit Schwielen an der abbremsenden Hand hervorruft.
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weiterhin hat sich bei den bekannten Futtern gezeigt, daß durch die
nach längerer Betriebszeit auf= tretende Abnutzung des mit der Einsatzhülse zusammenwirkenden
Mitnehmerschlitzes
im Futterkörper das Futter unbrauchbar wird und nur durch Erneuerung des gesamten
Futterkörpers wieder instandgesetzt werden kann.
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Außerdem besteht bei den bekannten Futtern eine Schwierigkeit darin,
daß die die Einsatzhülse aufnehmende Bohrung des Futterkörpers nach längerer Betriebszeit
sich ausschlägt und dann die erforderliche Rundlaufgenauigkeit des Werkzeuges nicht
mehr gewährleistet ist. Man hat zwar 'Zur Vermeidung dieses Nachteils Futter mit
konischer Einsatzhülse verwendet, jedoch haben sich dabei andere Nachteile herausgestellt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine reibungsfreie und daher
verschleißfreie Bewegung der Sperrschieber zu ermöglichen und dabei einen möglichst
spielfreien Sitz der Einsatzhülse in dem Futterkörper sowohl in axialer als auch
in radialer Richtung zu gewährleisten.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, bei einem Schnellwechselfutter
der erwähnten Bauart die axial verschiebbare Verriegelungshülse auf dem Futterkörper
urdrehbar zu führen und mit einer auf ihr drehbaren Greifhülse zu verbinden. Dadurch
wird erreicht, daß beim Auswechseln des Werkzeuges nur die frei drehbare Greifhülse
abgebremst wird, die jedoch mit den Sperrschiebern nicht in Berührung gelangt, so
daß zwischen der Greifhülse und den Sperrschiebern keine Reibung auftreten kann.
Vielmehr tritt eine Reibung nur zwischen Greifhülse und Ver-'riegelungshülse auf,
die jedoch gering ist und durch ein Druckkugellager weiter vermindert werden kann.
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Zur Erzielung einer radialen Spielfreiheit sieht die Erfindung am
unteren Ende des Futterkörpers die Anordnung einer kegeligen Fläche vor, gegen welche
sich ein entsprechender, auf der Einsatzhülse angeordneter kegeliger Ansatz anlegt,
der zweckmäßig in axialer Richtung nachgiebig gelagert ist und unter der Wirkung
von Druckfedern stehen kann.
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Die Erfindung ist in der Beschreibung und in der Zeichnung näher erläutert.
Es stellt dar Fig. i ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Schnellwechselfutter
mit eingesetzter und verriegelter Einsatzhülse im Axialschnitt, Fig.2 dasselbe Futter,
jedoch ohne Einsatzhülse und mit entriegelten Sperrelementen, Fig. 3 einen Schnitt
nach der Linie A-B der Fig. i, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie E-F der Fig.
i, Fig. 5 einen Teilschnitt nach der Linie C-D der Fig. 2, Fig.6 einen Teilschnitt
durch die Einsatzhülse nach der Linie G-H der Fig. i, Fig.7 eine Ansicht der Einsatzhülse
mit einem federnd angebrachten Zentrierkonus, teilweise im axialen Schnitt, Fig.8
eine Ansicht der Verriegelungshülse nach Fig. i.
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In den Figuren bezeichnet i den mit einem Konusschaft und mit einer
zylindrischen Bohrung versehenen Futterkörper. Der Futterkörper ist an seinem oberen
Teil durch einen äußeren Ring 5 verstärkt, welcher mit ihm fest verbunden, z. B.
aufgepreßt oder verschweißt ist. Auf dem Ring 5 und auf dem unteren zylindrischen
Teil des Futterkörpers i ist die Verriegelungshülse 2 axial verschiebbar, jedoch
gegen Verdrehung gesichert, indem beispielsweise eine in der Hülse 2 eingesetzte
Schraube i3: in eine zu diesem Zweck in dem Futterkörper i vorgesehene Längsnut
i' eingreift (vgl. Fig. 5).
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Die Verriegelungshülse 2 dient zur Betätigung der die Einsatzhülse
14 verriegelnden Sperrschieber 7 und ist zu diesem Zweck beiderseits mit in Fig,
i, 2 und 8 erkennbaren Schlitzführungen versehen, in welchen der Querstift 24 je
eines Sperrschiebers 7 gleitet. In den Schiebern 7 ist der Querstift 24 stramm eingesetzt,
er steht beiderseits der Schieber um ein Stück hervor; mit dem hervorstehenden Teil
sind die Stifte 24 in der Schlitzführung der Verriegelungshülse geführt, während
der Schieber durch entsprechende Durchbrechungen der Verriegelungshülse und des
zylindrischen Futterkörpers i hindurchtritt. In dem zwischen dem Ring 5 und einer
inneren Schulter der Verriegelungshülse gebildeten Raum (Fig. i und 2) ist eine
Druckfeder io eingelegt, welche die Verriegelungshülse nach unten zu drücken sucht.
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Auf der Verriegelungshülse 2 ist eine Greifhülse 3 drehbar angeordnet,
welche mit dem Kugellagerring 6 fest verbunden ist. Dieser wird seinerseits durch
einen Federring 12 gesichert, so daß die Greifhülse sich gegen die übrigen Teile
leicht drehen, aber nicht nach unten fallen kann. Die Kugeln ä7 des Kugellagerringes
6 laufen andererseits an einer Schulter der Verriegelungshülse.
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Die Einsatzhülse 14 ist an ihrer oberen Stirnfläche mit dem Mitnehmerlappen
14' versehen, welcher in einer axialen Bohrung den unten näher beschriebenen Auswerfer
aufnimmt und mit einem in dem Futterkörper i eingesetzten Mitnehmerring 4 zusammenwirkt.
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Der Mitnehmerring 4 ist mit einer den Mitnehmer-Lappen 14' aufnehmenden
Nut 4' versehen und in die Bohrung des zylindrischen Futterkörpers i eingesetzt;
mit dem er durch zwei Flachkeile g (vgl. Fig. 4) so gekuppelt wird, daß von dem
Futterkörper auf den Mitnehmerring 4 und von diesem auf die Einsatzhülse 14 das
antreibende Drehmoment übertragen wird: Die Flachkeile g greifen dabei in Keilnuten
von entsprechender Länge ein, die in dem Mitnehmerring 4 eingefräst sind, während
sie andererseits in Längsnuten g' eingreifen, die in dem zylindrischen Futterkörper
i mit solcher Länge vorgesehen sind, daß der Mitnehmerring sich aus der in Fig.
i gezeigten Lage bis in die in Fig. 2 gezeigte Lage in axialer Richtung verschieben
kann. Die Flachkeile 9 können in dem Mitnehrnerring 4 durch eine Halteschraube oder
andere Mittel gesichert sein. Außerdem ist der Mitnehmerring 4 mit einer Ringnut
4" versehen, welche mit den drei Kugeln 28, die durch einen Stift ersetzt werden
könnten und ihrerseits mit der inneren Ringnut 2' der Verriegelungshülse z zusammenwirken,
zusammenarbeitet. Schließlich steht der Mitnehmerring 4 unter der Wirkung einer
Druckfeder ii, deren Kraft auf den Mitnehmerring mittels eines Führungsbolzens
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übertragen wird.
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Mit 15 ist der bei Einsatzhülsen für Schnellwechsel Futter üblicherweise
vorgesehene Anfaßring bezeichnet,
welcher auf der Einsatzhülse 14
lose drehbar ist und z. B. mittels eines Federringes 16 auf dieser gehalten wird.
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Wie aus Fig. i ersichtlich, ist der zylindrische Futterkörper i an
dem unteren Ende seiner Bohrung mit einer kegeligen Erweiterung versehen, gegen
welche sich ein entsprechender kegeliger Ansatz 14" der Einsatzhülse 14 anlegt,
wodurch auch dann noch eine genaue Zentrierung letzterer in der Futterkörperbohrung
und damit des ,in der Einsatzhülse festgespannten Bohrers gewährleistet ist, wenn
die zylindrische Bohrung des Futterkörpers i nach längerer Betriebszeit durch das
häufige Ein- und Ausführen der Einsatzhülse und durch von Schmutz, Spänen u. dgl.
herrührenden Verschleiß im Durchmesser größer geworden ist. Zu diesem Zweck ist
zwischen der oberen Stirnfläche des Mitnehmerringes 4 und der gegenüberliegenden
Stirnfläche der Bohrung des Futterkörpers i ein kleiner, in Fig. i erkennbarer Spielraum
vorgesehen, der eine an der kegeligen Zentrierfläche auftretende Abnutzung ausgleichen
kann.
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Fig. 7 zeigt eine Ausführungsmöglichkeit, um nachträglich eine vorhandene
zylindrische Einsatzhülse 14a mit .einem kegeligen Zentrieransatz 14"' zu versehen,
wobei zweckmäßig dieser Zentrieransatz in der dargestellten Weise auf der zylindrischen
Außenfläche der Einsatzhülse axial verschiebbar angebracht wird. Zu diesem Zweck
ist der Zentrieransatz 14"' auf die Einsatzhülse i44 mit engem Gleitsitz aufgeschoben
und durch eine in eine Längsnut des Zentrierringes eingreifende Madenschraube 25
gegen Verdrehung gesichert, die zugleich den axialen Hub des Ringes begrenzt. Der
Zentrieransatz 14"' wird durch mehrere am Umfang verteilte, in dem Anfaßring ig
untergebrachte Druckfedern 23 axial nach oben gedrückt, wobei zweckmäßig die Federn
23 auf Druckbolzen 21 einwirken, deren verrundeter Kopf gegen die untere Stirnfläche
des Ringes 14"' anliegt. Ferner wird man vorteilhaft bei dieser Ausführung den Anfaßring
ig auf Kugeln 29 lagern, um die durch die Druckfedern 23 hervorgerufene Reibung
in der Sperrstellung der Einsatzhülse zu vermindern. Die Kugeln 29 werden durch
eine zu diesem Zweck vorgesehene Gewindebohrung des Anfaßringes ig eingeführt, worauf
diese Öffnung durch eine Schraube 22 verschlossen wird: Durch die Lagerkugeln 29
wird der Anfaßring ig zugleich auf der Einsatzhülse in axialer Richtung gesichert.
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Schließlich ist an der Einsatzhülse des beschriebenen Schnellwechselfutters
ein Auswerfer vorgesehen, durch welchen nach dem Herausnehmen der Einsatzhülse das
in diese eingesetzte Werkzeug bequem herausgestoßen werden kann. Der Auswerfer,
der j edoch nicht Gegenstand der Erfindung ist, besteht aus einem in eine zylindrische
Bohrung der Einsatzhülse eingesetzten Schlagbolzen 17, der an seinem unteren, auf
den Konusschaft des eingesetzten Werkzeuges einwirkenden Ende eine Druckplatte 18
trägt. Diese Druckplatte 18 wird dabei in dem üblicherweise in der Einsatzhülse
vorgesehenen Längsschlitz 14 "" geführt, wodurch sie zugleich gegen Verdrehung gesichert
wird. Die Druckplatte 18 ist an dem Schlagbolzen 17 durch einen Gewindestift 26
derart verbunden, daß der Schlagdruck immer von dem Schlagbolzen auf die Druckplatte
18 und von dieser auf das Werkzeug übertragen wird, ohne das Gewinde des Stiftes
26 zu belasten.
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Die Arbeitsweise des beschriebenen Schnellwechselfutters ist folgende:
In der in Fig. 2 ersichtlichen Stellung des Futters befindet sich der Mitnehmerring
4 unter dem Druck der Feder ii in seiner unteren Lage, wobei die als Verriegelungselement
wirkenden Kugeln 28 in die innere Ringnut 2' der Hülse 2 eingreifen und diese in
der in Fig.2 ersichtlichen Stellung festhalten. In dieser Lage der Hülset befinden
sich die Sperrschieber? in der in Fig. 2 ersichtlichen Stellung, in welcher sie
nicht in die Bohrung des Futterkörpers i vorstehen.
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Wird nun eine Einsatzhülse 14 in die zylindrische Bohrung des Futterkörpers
i eingeschoben, so greift der Mitnehmerlappen 14' der Einsatzhülse in die entsprechende
Nut q.' des Mitnehmerringes 4 ein, wobei zugleich der Mitnehmerring 4 so weit angehoben
wird, daß die als Sperrorgan wirkenden Kugeln 28 in die Ringnut 4" des Ringes 4
eintreten können und dadurch die vorher gesperrte Hülse 2 freigeben. Die Hülse 2
verschiebt sich dann unter dem Druck der Feder io zusammen mit der äußeren Greifhülse
3 in die in Fig. = gezeigte Stellung, wobei sich die Sperrschieber.? radial nach
innen bewegen und die zu diesem Zweck mit einer Ringnut versehene Einsatzhülse 14
in dieser Stellung verriegeln. Dadurch, daß die Sperrschieber an der schwach konischen
Fläche 3o der Einsatzhülse anliegen, wird die Einsatzhülse so weit nach oben gedrückt,
daß der Zentrieransatz 1q." an dem Futterkörper i zur Anlage kommt.
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Um die Einsatzhülse mit dem in ihr eingesetzten Werkzeug aus dem Futter
zu lösen, braucht man nur die äußere Greifhülse 3 mit der Hand zu umfassen und um
ein kleines Stück aus der in Fig: i ersichtlichen Stellung bis in die in Fig. 2
gezeigte Stellung nach oben zu verschieben, in welcher sich die Sperrschieber? radial
nach außen zurückziehen und dadurch die Einsatzhülse freigeben. Zugleich werden
die Hülsen 2 und 3 in dieser Stellung in der beschriebenen Weise durch die Kugeln
28 wieder verriegelt.
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Das Schnellwechselfutter hat vor allem den Vorteil, daß es auch bei
neuzeitlichen Werkzeugmaschinen mit sehr hohen Spindeldrehzahlen, bis etwa 8ooo
U/min, ; in befriedigender Weise arbeitet, wobei der Bedienungsmann das Werkzeug
gefahrlos bei laufender Maschine auswechseln kann, ohne daß die Handhabung des Futters
ihm irgendwelche Schwierigkeiten öder Unannehmlichkeiten bereitet: Die Erfindung
ist im übrigen nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So könnte
das Futter im Bedarfsfalle auch ohne den Auswerfer und gegebenenfalls auch ohne
den Zentrieransatz 14" bzw. 14"' benutzt werden. Schließlich ist hervorzuheben;
daß nicht alle der beschriebenen Verbesserungen gleichzeitig bei dem Futter Anwendung
zu finden brauchen. Insbesondere ist der Erfindungsgedanke, nach welchem die die
Sperrschieber betätigende Verriegelungshülse 2 urdrehbar mit dem Futterkörper gekuppelt
ist und durch eine äußere, gegenüber
der Verriegelungshülse lose
drehbar gelagerte Schiebehülse betätigt wird, auch bei Konstruktionen von anderer
Bauart mit Vorteil anwendbar.
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Selbstverständlich könnte die beschriebene Einrichtung auch in den
Einzelheiten abgeändert werden. So könnte man beispielsweise die Sperrschieber 7
mit seitlichen Führungsansätzen aus einem Stück herstellen, anstatt in der beschriebenen
Weise besondere Stifte 24 einzupressen.
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Schließlich sei noch erwähnt, daB bei der Ausführung nach Fig.7 mit
verschiebbarem Zentrieransatz der erwähnte Spielraum zwischen Futterkörper i und
der oberen Stirnfläche des Mitnehmerringes 4 in Wegfall kommt.