DE2138138A1

DE2138138A1 - Schnellwechselverbindung für Werkzeughalter

Info

Publication number: DE2138138A1
Application number: DE19712138138
Authority: DE
Inventors: Lloyd Benjamin Chagrin Falls Ohio Milton (V.St.A.)
Original assignee: Erickson Tool Co
Current assignee: Erickson Tool Co
Priority date: 1971-02-25
Filing date: 1971-07-30
Publication date: 1972-08-31
Also published as: GB1332052A; US3734517A

Description

G 47 785 /N

Erickson Tool Company, 34350 Solon Road, SOLON, Ohio 44139/USA

Schnellwechselverbindung für Werkzeughalter

Die Erfindung betrifft eine Schnellwechselverbindung für Werkzeughalter in einem an der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschi ne befestigten oder als Teil der Spindel ausgebildeten Steckhalter»

Es ist bekannt, einen Werkzeughalter mit einem mit Gewinde versehenen Schaft auszurüsten, auf dem eine Einstellmutter aufgeschraubt ist, mittels der die Schneidkante eines im Werkzeughalter eingesetzten Werkzeugs relativ zu einer Anschlagfläche auf dem Steckhalter genau ausgerichtet werden kann, wobei die Mutter an der Anschlagfläche anliegt, wenn der Schaft axial in eine enggepaßte Bohrung im Steckhalter eingeschoben und dort verkeilt ist. Bei Werkzeughaltern im Kraftfahrzeugwesen ist der mit Gewinde versehene Schaft in der Nähe seines Endes mit einer relativ zur Schaftachse und der Achse des Steckhalters geneigten Anflächung versehen, an welcher eine in den Steckhalter eingeschraubte Halteschraube angreifen kann, wodurch der Werkzeughalter gegen axiales Herausziehen aus dem Steckhalter verriegelt ist. Eine axiale Verschiebung des Werkzeughalters

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relativ zum Steckhalter nach innen, wird durch die Anlage der Einstellmutter auf dem Schaft an einer Anschlagfläche am Ende des Steckhalters verhindert.

Es ist ersichtlich, daß es bei einem erforderlichen Austausch des Werkzeughalters eine zeitraubende Arbeit ist, die oben erwähnte Befestigungsschraube zum Austausch des einen Werkzeughalters durch einen anderen zu lösen und anschließend die Befestigungsschraube wieder anzuziehen» Außerdem erfordert das Lösen und Anziehen der Befestigungsschraube das Vorhandensein eines Schraubenziehers oder eines Schraubenschlüssels. Außerdem kann sich die Befestigungsschraube durch Vibrationen oder stoßartige Belastungen lockern.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine . Schnellwechselverbindung für Werkzeughalter zu schaffen, welche ohne besondere Werkzeuge einen schnellen und einfachen Austausch von Werkzeughalters in einer Maschinenspindel gestattet« Schwingungen oder stoßartige Belastungen sollen die Verbindung nicht lösen können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen mit einei Bohrung versehenen Steckhalter; einen mit einem Schaft drehfest in die Bohrung einsteckbaren Werkzeughalter; ein eine drehbar auf dem Steckhalter angeordnete Riegelbetätigungshülse mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Nockenfläche und eine im Steckhalter mittels der Nockenfläche derart radial verschiebbar angeordnetes Verriegelungsglied, daß es den Schaft nach einer Drehung der Riegelbetätigungshülse hintergreift, aufweisende Verriegelungsvorrichtung, wodurch der Werkzeughalter und der Steckhalter gegen axiale Trennung verriegelbar sine

Die erfindungsgemäße Schnellwechselverbindung ist dabei so aufgebaut, daß der Steckhalter mit einer federvorgespannten Be-

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tätigungshülse versehen ist* die in Werkzeughalteraufnahme- odejr -ausziehstellung derart verriegelt ist, daß die Verriegelung beim Einführen des Schafts des Werkzeughalters in die Bohrung des Steckhalters automatisch gelöst wird, so daß die federnvorgespannte Rfegelbetätigungshülse in eine Stellung springt, in der sie ein Verriegelungsglied in feste Anlage an eine geneigte Anflächung auf dem Schaft preßt. Auf diese Weise ist der Werkzeughalter gegen Herausnehmen gesichert, es sei denn, die Riegelbetätigungshülse ist in die verriegelte oder eingerastete Stellung zurückgeschoben.

In erfindungsgemäßer Weiterbildung weist die Schnellwechselverbindung ein als zylindrische Rolle ausgebildetes Verriegelungsglied auf, welches von einer in Umfangsrichtung verlaufenden Nockenfläche auf der drehbaren Riegelbetätigungshülse radial in Verriegelungseingriff mit einer geneigten Anflächung auf dem Schaft des Werkzeughalters gepreßt wird, wobei die Nockenfläche unter einem selbstsperrenden Winkel verläuft^ so daß eine auf den Werkzeughalter ausgeübte axial-gerichtete Auszugskraft keine Rückwärtsdrehung der Riegelbetätigungshülse verursacht und keine Radialverschiebung des Verriegelungsgliedes nach außen möglich ist»

Die erfindungsgemäße Schnellwechseiverbindung ist weiter mit axial verschiebbaren Raststiften versehen, die durch den Angriff des Werkzeughalters die Riegelbetätigungshülse freisetzen, so daß diese unter Einfluß der auf sie wirkenden Federvorspannung unmittelbar so verschoben wird, daß eine Verschiebung des Verriegelungsgliedes in Verriegelungseingriff mit dem Werkzeughalterschaft erfolgt.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:

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Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer
erfindungsgemäßen Schnellwechselverbindung für
Werkzeughalter;

Fig. 2 eine Endansicht des Steckhalters der Schnellwechselverbindung für Werkzeughalter im wesentlichen entlang der Linie 2-2 in Fig. 3, wobei
der Werkzeughalter abgenommen ist;

Fig. 3 einen Querschnitt im wesentlichen entlang der
Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 eine im wesentlichen entlang der Linie 4-4 in
Fig. 3 verlaufende Schnittansicht, welche den
Steckhalter in der eine axiale Abnahme oder ein
axiales Einführen des Werkzeughalterschafts ermöglichenden Stellung zeigt; und

Fig. 5 eine den Werkzeughalter und den Steckhalter miteinander gegen axiale Trennung verriegelt zeigende Schnittansicht.

Die in Fig. 1 gezeigte Schnellwechselverbindungll für Werkzeughalter 6 weist einen Steckhalter 2 auf, der als Teil der Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine ausgebildet oder der an dieser Spindel abnehmbar befestigt ist. Der Steckhalter 2 ist
mit einer Bohrung 3 und einer Keilnut 4 zur drehfesten Aufnahme des Schafts 5 eines Werkzeughalters 6 versehen, der von bekannter Konstruktion sein kann. So kann der Werkzeughalter
beispielsweise ein Klemmbackenspannfutter 7 zum Einspannen
eines Werkzeugs T sein. Der Schaft 5 ist mit Gewinde versehen auf dem eine einstellbare Anschlagmutter 8 aufgeschraubt ist, die an einer Anschlagfläche 9 des Steckhalters 2 derart zur
Anlage bringbar ist, daß das Ende des Werkzeugs T eine vorbestimmte Stellung zur Anschlagfläche 9 hat.

Der vorerwähnte Steckhalter 2 ist mit der den Schaft aufnehmenden Bohrung 3 versehen, in welcher eine längsverlaufende Keilnut 4 eingearbeitet ist, in die der Keil 5^f des Schafts 5 eingreift, wobei der Hauptdurchmesser der Gewindegänge des Schaftes 5 im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Bohrung 3 ist, so daß der Schaft 5 einen engen Gleitsitz in der Bohrung 3 hat

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Der Keilnut 4 diametral gegenüber'weist der Schaft 5 eine geneigte Anflächung 10 auf, die bei Kraftfahrzeugbearbeitungswerkzeugen auch "Plötenanflächung" (whistle flat) genannt wird

Im Steckhalter 2 ist der Keilnut 4 diametral gegenüberliegend eine radial durch die Wand verlaufende Öffnung 11 vorgesehen, in welcher ein radial verschiebbares Verriegelungsglied 12 angeordnet ist, das vorzugsweise die Form eines von der Feder 14 axial gegen das äußere Ende der Öffnung 11 gepreßten Zylinders hat.

Auf dem Steckhalter 2 ist beispielsweise durch die Lager 15 eine Riegelbetätigungshülse 16 drehbar gelagert, die mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Nockenfläche 17 versehen ist, die bei Drehung der Riegelbetätigungshülse 16 im Gegenuhrzeigersinn aus der in Fig. 4 in durchgezogenen Linien gezeigten Stellung in die strichpunktierte Stellung eine Anpressung des Verriegelungsgliedes 12 radial nach innen in enge Anlage an die geneigte Anflächung 10 auf dem Schaft 5 bewirkt.

Wenn die Riegelbetätigungshülse 16 in der in Fig. 3 gezeigten Entriegelungsstellung steht, kann der Schaft 5 aus der Bohrung 3 herausgezogen werden, und die Anflächung 10 verschiebt das Vffirriegelungsglied 12 in die in Fig. 3 gezeigte Stellung, so daß ein anderer Werkzeughalter 6 eingesetzt werden kann. Das Verriegelungsglied 12 wird durch die von der Feder 14 auf es ausgeübte Federkraft durch Reibung in der in Fig. 3 gezeigten Stellung gehalten, und zusätzlich kann der Schaft 5 und das Verriegelungsglied 12 in der gezeigten Weise mit abgeschrägten Enden versehen sein, um die axiale Einführung des Schaftes 5 in die Bohrung 3 zu erleichtern. Die Riegelbetätigungshülse 16 ist in der oben erwähnten Weise durch die Lager 15 drehbar auf dem Steckhalter 2 gelagert und durch eine Torsionsfeder 18 unter Federvorspannung in Verriegelungsrichtung vorgespannt, wobei ein Ende der Torsionsfeder in der Riegelbetätigungshülse 16 und das andere in einem Flanschteil 19 festgelegt sind. Dei

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Flanschteil 19 ist mittels eines Sicherungsringes 20 und einer Madenschraube 21 auf dem Steckhalter 2 befestigt.

Die Riegelbetätigungshülse 16 wird in Entriegelungsstellung von federbeaufschlagten Raststiften 23 gehalten, die Kugeln nach außen in Nuten 25 in der Riegelbetätigungshülse 16 pres-, sen. Die Raststifte 23 stehen in Axialrichtung über die Anschlagfläche 9 des Steckhalters 2 vor und sind so angeordnet, daß die linke Endfläche der Anschlagmutter 8 beim Einführen des Schaftes 5 des Werkzeughalters in die Bohrung 3 an den axialen äußeren Enden der Raststifte 23 zur Anlage kommt und die Stifte 23 in Fig. 3 gesehen nach links verschiebt. Wenn die Anschlagmutter 8 an der Anschlagfläche 9 zur Anlage gekommen ist, sind die Raststifte 23 in der in Fig. 5 gezeigten Weise nach innen verschoben, wobei auf ihnen angebrachte Nuten 26 den Kugeln 24 gegenüberstehen. Die Kugeln 24 werden demzufolge von der durch die Torsionsfeder 18 auf die Riegelbetätigungshülse 16 ausgeübten Drehkraft von den Nuten 25 nach innen geschoben. Wenn die Raststifte 23 in der in Fig. 5 gezeigten Weise nach innen verschoben sind, ist die Riegelbetätigungshülse 16 für eine in Fig. 4 gesehen im Uhrzeigersinn erfolgende Drehung freigegeben, so daß die in Umfangsrichtung verlaufende und geneigte Nockenfläche 17 das Verriegelungsglied 12 in engea Verriegelungseingriff mit der Anflächung 10 radial nach innen preßt.

Es ist ersichtlich, daß die Anflächung 10 auf dem Schaft 5 eine genügende Länge hat, um einen großen Einstellbereich der Anschlagmutter 8 zu ermöglichen, wobei eine feste und genaue Verriegelung des Schafts 5 im Steckhalter 2 sichergestellt ist.

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Claims

Patentansprüche

\m) Schnei!wechselverbindung für Werkzeughalter, gekennzeichnet durch einen mit einer Bohrung (3) versehenen Steckhalter (2); einen mit einem Schaft (5) drehfest in die Bohrung (3) einsteck baren Werkzeughalter (6); eine eine drehbar auf dem Steckhalter (2) angeordnete Riegelbetätigungshülse (16) mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Nockenfläche (17) und ein im Steck halter (2) mittels der Nockenfläche (17) derart radial verschie bar angeordnetes Verriegelungsglied (12), daß es den Schaft (5) nach einer Drehung der Riegelbetätigungshülse (16) hintergreift aufweisende Verriegelungsvorrichtung (12,16,17), wodurch der Werkzeughalter (6) und der Steckhalter (2) gegen axiale Trennung verriegelbar sind.

2· Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine die Riegelbetätigungshülse (16) in Verriegelungsstellung von Werkzeughalter (6) und Steckhalter (2) vorspannende Feder (18); und durch eine vom Werkzeughalter (6) auslösbare Rastvorrichtung (23,24,25,26), welche die Riegelbetätigungshülse (16) in einer ein axiales Einführen oder Herausnehmen des Schafts (5) ermöglichenden Stellung hält, bis dieser soweit in den Steckhalter (2) eingeschoben ist, daß er die Rastvorrichtung (23,24, 25,26) auslöst.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (5) und das Verriegelungsglied (12) mit aneinander zum Angriff bringbaren geneigten Abschnitten versehen sind, die sich in Radialrichtung überdecken, wenn das Verriegelungsglied (12) von der Nockenfläche (17) radial verschoben ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß de. auf dem Schaft (5) vorgesehene geneigte Abschnitt eine am Schaf umfang angearbeitete geneigte Anflächung (10) ist, an welcher das Verriegelungsglied (12) angreift, wenn es von der Nockenfläche (17) radial nach innen verschoben ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Schaft (5) eine Anschlagmutter (8) de. art einstellbar aufgeschraubt ist, daß die Mutter am Steckhalter (2) zur Anlage bringbar ist, so daß ein positiver Anschlag zur Aufnahme von auf den Werkzeughalter (6) ausgeübten axialen Druckkräften gebildet ist und ein im Werkzeughalter (6) eingespanntes Werkzeug relativ zum Steckhalter (2) in vorbestimmter Axialstellung einsetzbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Riegelbetätigungshülse (16) in eine den Werkzeughalter (6) und den Steckhalter (2) gegen axiale Trennung verriegelnde Stellung vorspannenden Feder (18) durch manuelle Verschiebung der Riegelbetätigungshülse (16) entgegen der Wirkung der Feder (18) entgegenwirkbar ist, um eine axiale Trennung des Werkzeughalters (6) und des Steckhalters ( 2) zu ermöglichen, wobei die Rastvorrichtung (23,24,25,26) im Steckhalter (2) die Riegelbetätigungshülse (16) solange in der letztgenannten Stellung hält, bis sie durch das axiale Einschieben des Schafts (5) des Werkzeughalters (6) in die Bohrung (3) vom Werkzeughalter ausgelöst wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungsglied (12) im Steckhalter (2) derart verschiebbar am Schaft (5) angreifend angeordnet ist, daß der Werkzeughalter (6) und der Steckhalter (2) in Axialrichtung gehalten sind, wobei eine federvorgespannte Riegelbetätigungseinrichtung (16,17) das Verriegelungsglied (12) in der Verriegelungsstellung hält, und daß die vom Werkzeughalter (6) durch Einschieben

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des Schafts (5) in die Bohrung (3) ausgelöste Rastvorrichtung (23,24,25,26) die Riegelbetätigungseinrichtung (16,17) freigibt, so daß das Verriegelungsglied (12) am Schaft (5) angreift

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Riegelbetätigungseinrichtung (16,17) derart von Hand verschiebbar ist, daß sie zum axialen Herausnehmen des Werkzeughalters (6) das Verriegelungsglied (12) vom Schaft (5) freigibt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Riegelbetätigungseinrichtung (16,17) so ausgebildet ist, daß sie nach der vorgenannten Handbetätigung das Verriegelungsglied (12) wieder in Eingriff bringt«,

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Schaft (5) eine Anschlagmutter (8) aufgeschraubt ist, die mit der Rastvorrichtung (23,24,25,26) zum Eingriff bringbar ist, wobei die Riegelbetätigungseinrichtung (16,17) beim axialen Einführen des Schafts .(5) in die Bohrung (3) freigegeben wird.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Riegelbetätigungseinrichtung (16,17) auf dem Steckhalter (2) in Drehrichtung federnd vorgespannt und mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Nockenfläche (17) versehen ist, und daß das Verriegelungsglied (12) einen im Steckhalter (2) in Radialrichtung verschiebbaren Stift aufweist, der bei der Freigabe der Riegelbetätigungseinrichtung (16,17) durch Auslösen der Rastvorrichtung (23,24,25,26) in Radialrichtung nach innen in Anlage an den Schaft (5) verschoben wird.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenfläche (17) relativ zur Achse des Schafts (5) geneigt ist; und daß der Schaft (5) eine vom Verriegelungsglied (12) beaufschlagte geneigte Anflächung (10) aufweist, um ein axiales Herausziehen des Schafts (5) zu verhindern, sobald die Riegelbetätigungseinrichtung (16,17) von der Rastvorrichtung · (23,24,25,26) freigegeben ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungsglied einen in Axialrichtung in einer Öffnung (11) im Steckhalter (2) angeordneten, radial verschiebbaren Stift aufweist, dessen in Radialrichtung innen liegender Abschnitt am Schaft (5) und dessen in Radialrichtung äußerer Abschnitt an der Riegelbetätigungseinrichtung (16,17) angreift.

14. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (5) mit einem an der in Axialrichtung äußeren Anschlagfläche (9) des Steckhalters (2) zur Anlage bringbaren Anschlag versehen ist, der nach dem Einführen des Schafts (5) in die Bohrung (3) die Rastvorrichtung (23,24,25,26) auslöst, so daß die Riegelbetätigungseinrichtung (16,17) frei kommt und sich derart verschiebt, daß das Verriegelungsglied (12) am Schaft (5) zur Anlage kommt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungsglied (12) wenigstens einen in Axialrichtung angeordneten Riegelstift (23) aufweist, an dessen einem Ende der Anschlag zur Anlage bringbar ist, daß der Raststift (23) eine querverlaufende Nut (26) aufweist, die eine Rastkugel (24) solange in Eingriff mit der Riegelbetätigungseinrichtung (16, 17) hält, bis der Anschlag den Raststift (23) verschiebt, wobei gleichzeitig die Rastkugel (24) in einen tieferen Abschnitt der querverlaufenden Nut (26) verschoben wird, so daß die Riegelbetätigungseinrichtung (16,17) freigegeben wird und sich so verschiebt, daß das Verriegelungsglied (12) am Schaft (5) zur Anlage kommt.

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16. Steckhalter für eine Schnellwechselverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steckhalter (2) eine zur Aufnahme des Schaftes (5) eines Werkzeughalters (6) geeignete Bohrung (3) aufweist, und daß eine eine drehbar auf dem Steckhalter (2) angeordnete Riegelbetätigungshülse (16) mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Nockenfläche (17) und ein im Steckhalter (2) mittels der Nockenfläche (17) derart radial verschiebbar angeordnetes Verriegelungsglied (12), daß es den Schaft (5) nach einer Drehung der Riegelbetätigungshülse (16) hintergreift, aufweisende Verriegelungsvorrichtung (12,16,17) vorgesehen ist, wodurch der Werkzeughalter (6) und der Steckhalter (2) gegen axiale Trennung verriegelbar sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Torsionsfeder (18) zur federnden Vorspannung der Riegelbetätigungshülse (16) in eine das Verriegelungsglied (12) radial verschiebende Richtung vorgesehen ist; und daß am Steckhalter (2) eine von einem Werkzeughalter (6) auslösbare Rastvorrichtung (23,24,25,26) vorgesehen ist, welche die Riegelbetätigungshülse (16) in einer Stellung hält, in welcher ein axiales Einschieben oder Herausziehen des Schafts (5) des Werkzeughalters solange möglich ist, bis der Schaft um einen vorbestimmten Betrag in die Bohrung (3) eingeschoben ist, wodurch die Rastvorrichtung (23,24,25,26) ausgelöst wird.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Riegelbetätigungseinrichtung (16,17) derart von Hand verschiebbar ausgebildet ist, daß das Verriegelungsglied (12) wieder mit ihr in Eingriff bringbar ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Riegelbetätigungseinrichtung (16,17) durch eine Feder auf dem Steckhalter (2) in Drehrichtung vorgespannt ist, und eine in Umfangsrichtung verlaufende Nockenfläche (17) aufweist; und daß das Verriegelungsglied (12)

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einen im Steckhalter (2) in Radialrichtung verschiebbaren Stift aufweist, der nach der Freigabe der Riegelbetätigungsvorrichtung (16,17) durch Auslösung der Rastvorrichtung (23, 24,25,26) radial nach innen in die Bohrung (3) verschoben wird

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