DE1919439A1 - Schnell loesbarer Werkzeughalter - Google Patents

Description

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Brickson Tool Company, 34350 Solon Road, Solon, Ohio 44139, USA

Schnell lösbarer Werkzeughalter

Bei teuren schnellaufenden Werkzeugmaschinen ist es wünschenswert, Stillstandszeiten so klein wie möglich zu halten, um eine hohe Kapazität der Maschine zu erreichen. Wenn bei einer mit einem Spannfutter versehenen Werkzeugmaschine ein eingespannter Bohrer oder ein ähnliches Werkzeug im Spannfutter bricht, ist es gewöhnlich notwendig, das Spannfutter vollständig zu öffnen, um den im Spannfutter zurückgebliebenen Teil des Werkzeuges zu entfernen. Dadurch können mehrere Minuten vergehen, bevor die Werkzeugmaschine wieder in Gang gesetzt werden kann.

Daher ist es Hauptaufgabe der Erfindung, einen schnell lösbaren Werkzeughalter zu schaffen, bei dem eine das Werkzeug aufnehmende Patrone od. dgl. über eine schnell lösbare Kugelkupplung mit einem Halter der Maschine verbunden ist, wodurch in wenigen Sekunden eine ein Werkzeug aufnehmende Patrone vom Halter gelöst und eine andere Patrone in denselben eingesetzt werden kann, indem man lediglich eine mit Kugeln versehene Hülse betätigt, die axial hin- und herschiebbar im Halter sitzt.

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Weiterhin ist .es Aufgabe der Erfindung, eine neuartige schnell lösbare Verbindung zwischen dem Werkzeugschaft und der das Werkzeug tragenden Patrone zu schaffen, wobei zum Verriegeln verwendete Kugeln über Keilflächen fest zwischen einer die Kugeln betätigenden Hülse und einer glatten zylindrischen Oberfläche des Werkzeugschaftes festgeklemmt sind, um wirksam und sicher ein Herausziehen des Werkzeuges aus dem Spannfutter zu verhindern, ohne daß im Werkzeugschaft selbst ein Verriegelungsnut od. dgl. angebracht werden müßte.

Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines schnell lösbaren Werkzeughalters gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, durch den gesamten Werkzeughalter,

Fig. 2 eine Stirnansicht der das Werkzeug aufnehmenden Patrone, von links in Fig. 1 gesehen,

Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt, aus dem zu erkennen ist, wie di* Verriegelungselemente radial verstellt werden, wenn man einen Werkzeugschaft in die Patrone einsteckt, und '

Fig. 4 einen ähnlichen Abschnitt wie Fig. 3, aus dem zu erkennen ist, wie der zylindrische Werkzeugschaft gegen axiales Herausziehen aus der Patrone feöt- ' gehalten wird.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Werkzeughalter 1 ein fliegend gelagerter Werkzeughalter ge-

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maß der USA-Patentanmeldung 611 667 vom 25. Januar 1967 sein, Der Schaft 2 des Werkzeughalters 1 soll an der Spindel einer Werkzeugmaschine, /befestigt werden, während das rohrförmige fliegende Ende 3 des Schaftes eine zylindrische Büchse .4 zur Aufnahme einer Werkzeuge haltenden Patrone 5 bildet.

Die Patrone 5 besitzt einen verschiebbar in die Büchse 4 eingepaßten Körper 6., der über einen radial, angeordneten Zapfen 7 formschlüssig mit dem Ende 3 des Schaftes 2 verbunden ist. Dieser Zapfen 7 ragt in einen der erweiterten Abschnitte von Schlitzen 8 am· axialen inneren Ende des Körpers 6 hinein.. Der Körper 6' der Patrone 5 besitzt an seinem Umfang eine Nut 9, in welcher drei oder mehr Verriegelungskugeln 10 liegen, die in radialen Öffnungen der Büchse 4 untergebracht sind. Mit Hilfe einer an der Innenseite eines umlaufenden Nute aufweisenden Hülse 11, die von einer Feder 12 gegen einen Anschlag auf der Büchse 4 gedrückt wird, werden die Verriegelungskugeln 10 in den radialen Öffnungen der Büchse 4 gehalten. Wenn die Hülse 11, in Fig. 1 gesehen, nach links bewegt wird, gelangt die an ihrer Innenseite befindliche Nut 14 direkt über die Verriegelungskugeln 10, so daß die Patrone 5 innerhalb weniger Sekunden aus der Büchse 4 herausgezogen und eine andere Patrone eingesetzt und wieder verriegelt werden kann, weil die Verriegelungskugeln 10 radial nach außen in die Nut 14 ausweichen können.

Der Körper 6 der Patrone 5 besitzt eine Bohrung 15 mit etwa demselben Durchmesser wie der Schaft eines Werkzeuges T. Wenn das Werkzeug T beispielsweise ein Spiralbohrer od. dgl. ist, greift das quadratische Ende dieses Bohrers in das mit den Schlitzen 8 versehene Ende des Körpers 6 ein, wodurch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Ende 3 des Schaftes 2 des Werkzeughalters 1 und der Patrone 5 einerseits und zwischen der Patrone 5 und dem Werkzeug T andererseits

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geschaffen wird. Palls erwünscht, kann eine nicht dargestellte Einstellschraube in einem Grewindeloeh 17 des Werkzeughalters, angeordnet sein-, um die Endlage des Werkzeuges T axial zum Werkzeughalter 1 zu bestimmen.

Im Bereich der äußeren Kante des Endes 3 des Schaftes .2 sitzt auf dem Körper 6 der Patrone 5 ein Keilring 18, der ,mit Hilfe von Federn 19, die sich gegen eine Scheibe 20 abstützen, gegen den Körper 6 gedrückt wird. Hierdurch werden Kugeln 21 auf den zylindrischen Schaft des Werkzeuges T gepreßt. Der Keiiring 18 besitzt eine selbstverriegelnde keilförmige Bohrung 23, wodurch man eine große Kraftübersetzung erhält, so daß das Werkzeug auch-schon, dann, wenn verhältnismäßig schwache Federn 19 den Keilring 18, in Fig. 1 gese-, hen, nach links drücken, sehr fest, im Werkzeughalter 1. gehalten wird. ' '

Um das Werkzeug T schnell aus der Patrone 5 zu lösen, wird die kraftschlüssige Halterung zwischen den Kugeln 21 und dem Werkzeugschaft dadurch gelöst, daß man einfach den Keilring 18, in Fig. 1 gesehen, nach rechts verschiebt, wodurch ein größerer Durchmesser der Bohrung 23 über die Kugeln21 gelangt- und dieselben entsprechend radial ausweichen können.

Wenn das Werkzeug T in vorstehend beschriebener Weise entfernt worden ist, drücken die Federn 19 den Keilring 18 nach ■links,, wodurch=die Kugeln 21 soweit nach innen bewegt werden, daß sie mit ihren Enden auf einem Kreis mit kleinerem Durchmesser als die Bohrung 15 des Patronenkörpers 6 liegen. Wenn, wie in Fig. 3 zu erkennen, der zylindrische Teil des Schaftes eines Werkzeuges T von rechts nach links in den Körper 6 eingeschoben wird, werden die 'Kugeln 21 auf Grund eines zwischen denselben und der Bohrung 23 des Keilringes 18 bestehenden Zwischenraumes 24 radial nach außen gedrückt. Wenn die Kugeln 21 mit der Bohrung 23 in Berührung kommen, bewirkt der

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Reibungssehluß zwischen den Kugeln 21 und dem Werkzeugschaft einerseits und der keilförmigen Bohrung 23 des Keilringes 18 andererseits, daß die Kugeln 21 im Uhrzeigersinn gedreht werden, wodurch sie den Keilring 18 nach rechts gegen die Feder 19 -verschieden. Dadurch gelangt ein immer größerer Durchmesser der Bohrung 23 in den Bereich der Kugeln 21, so daß dieselben nach außen ausweichen können und man das Werkzeug T in die Patrone einschieben kann.

Wenn die Einsehiebebewegung des'Werkzeuges T aufhört, drücken die Federn 19 über die kegelförmige Bohrung 23 die Kugeln 21 radial gegen den Schaft des Werkzeuges T und halten denselben so fest, daß dieser nicht mehr axial aus der Patrone 5 herausgezogen werden kann. Aus Fig. 4 ist zu erkennen, daß, wenn man versucht, das Werkzeug T in axialer Richtung aus dem Körper 6 der Patrone 5 herauszuziehen, die Kugeln 21 entgegengesetzt zumUhrzeigersinn verdreht werden müssen, wodurch sie den Keilring 18 nach links drücken, was wiederum dazu führt, daß die Kugeln 21 auf Grund der Keilwirkung der Bohrung 23 noch fester zwischen dem Werkzeugschaft und der Bohrung 23 festgekeilt werden. Deshalb ist es praktisch unmöglich, das Werkzeug T aus der Patrone 5 herauszuziehen, selbst wenn die Kugeln 21 in keine Nut oder sonstige Vertiefung des Schaftes des Werkzeuges T eingreifen.

Wie weiter oben gesagt, ist es zum Lösen des Werkzeuges T aus der Patrone nur notwendig, den Keilring 18 nach rechts zu bewegen, woraufhin man das Werkzeug T ohne weiteres aus der Patrone herausziehen und ein neues oder neu geschärftes Werkzeug in die Patrone einstecken kann. Falls jedoch ein Werkzeug innerhalb des Patronenkörpers 6 gebrochen 1st, kann es erwünscht sein, zunächst die Patrone 5 vom Werkzeughalter 1 zu lösen. Diea erreicht man dadurch, daß man die Hülse 11 betätigt. Dann kann das abgebrochene Ende eines Werkzeuges T

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leicht aus der Patrone 5 entfernt und ein neues Werkzeug T eingesteckt werden, woraufhin man die so ausgerüstete Patrone wieder in den Werkzeughalter 1 einsteckt. Dadurch kann die Werkzeugmaschine innerhalb kürzester Zeit wieder in Betrieb gesetzt werden.

Patentansprüche t — _

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Claims (8)

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Patentansprüche:

{1./Schnell lösbarer Werkzeughalter zum Aufnehmen und Halten eines Werkzeuges mit zylindrischem Schaft und einer diesen Schaft aufnehmenden Hülse, da du r c ΪΓ g e kennzeichnet, daß in der Wand' dieser Hülse (6) radial durch dieselbe hindurchragende Kugeln (21) mit größerem Durchmesser als die Wandstärke untergebracht sind und auf der Hülse (6) ein axial hin- und herschiebbarer Ring (18) angeordnet ist, der an seiner Innenseite eine Keilfläche oder kegelförmige Bohrung (23) aufweist, welche mit den Kugeln (21) derart in Kontakt kommt, daß bei Verschieben des Kei'lringes (18) in einer Richtung die Kugeln fest gegen den Schaft des Werkzeuges (T) gekeilt werden, wodurch ein Herausziehen des Werkzeuges aus der Hülse verhindert wird, außer dann wenn der Keilring (18) in entgegengesetzte Richtung verschoben worden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Keilring (18) mit Hilfe von Federn (19) in eine seiner beiden Bewegungsrichtungen gedrückt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Entfernen des Werkzeuges (T) die Federn (19) den Keilring (18) in der einen Richtung drücken, so daß die inneren .Punkte der Kugeln (21) auf einem Kreis mit geringerem Durchmesser als der Werkzeugschaft liegen; wobei der Werkzeugschaft beim Einschieben in die patronenartige Hülse (6) mit den Kugeln in Berührung kommt und dieselben in einer Richtung verdreht, daß der Keilring gegen die Feder verschoben wird und somit die Kugeln radial nach außen ausweichen können und auf dem Werkzeugschaft

* aufliegen.

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4. Torrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche .1 Ms

3, dadurch gekennzeichnet, daß die "beim Herausziehen·des Werkzeuges (T) entstehenden Kräfte die Kugeln (2tl in einer Richtung verdrehen, daß sie die Druckkraft der Feder (19) zum Verschieben des Keilringes (18) unterstützen, wodurch die Haftkraft der Kugeln auf dem Werkzeugschaft vergrößert wird.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die patronenartige Hülse (6) und das Werkzeug (T) ineinanderpassende Kelle mit nichtkreisförmigem Querschnitt aufweisen, um die beiden Teile formschlüssig miteinander zu verriegeln.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der patronenartigen Hülse (6) und einer rohrförmigen Büchse (4) des Werkzeughalters (1) eine weitere schnell lösbare Verbindung vorgesehen ist, so daß die Hülse (6) zusammen mit einem Werkzeug (T) -srom Werkzeughalter schnell gelöst werden kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die patronenartige Hülse (6) und das Werkzeug (T) mit der Büchse (4) drehfest verbunden, beispielsweise formschlüssig mit derselben verbunden sind, so daß beim Drehen der Büchse (4) auch das Werkzeug gedreht wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die andere schnell lösbare Verbindung auf der Büchse (4) eine in axialer Richtung vorgespannte Hülse (11) aufweist, welche wenigstens eine Kugel (10) festhält, die in der Wand der Büchse gelagert ist und aus derselben derart herausragt, daß sie in eine am Umfang des Patronen-

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körpers (6} Befindliche Iut (9) eingreift> wobei dies se (11) aa der ImiöJiseite eine lut (14) aufweist, die bei axialer -Yerschiebiing der Hut über der bzw. den Kugeln (10) liegt, um ein radiales Ausweichen der Yerriegelungslcugeln (TO) aus der Hirt (9) zu ermöglichen, damit die patronenartige SiO.se (6) aus der Büchse (4) herausgezogen werden kann.

Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Keilfläche des Keilringes (18) mit selbst verriegelnder Steigung verläuft, wobei der Winkel dieser Keilfläche geringer als der Winkel gleitender Reibung der Kugeln (21) ist, wodurch axiale Kräfte zum Herausziehen des Werkzeuges (T) die Kugeln (21) so zu drehen versucht, daß dieselben den Keilring (18) in einer Sichtung verschieben, in der derselbe die Kugeln noch fester auf den zylindrischen Schaft des Werkzeuges festkeilt. ' '

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