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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für einen manuellen, insbesondere einhändigen Werkzeugwechsel an einer Werkzeugmaschine, durch die ein Werkzeug mit einer Abtriebswelle der Werkzeugmaschine verbunden wird.
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Werkzeugaufnahmen für einen schnellen Werkzeugwechsel sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt und bewährt. Bei Spann- oder Bohrfuttern wird ein Schaft eines Werkzeugs, gegebenenfalls das zu bearbeitende Werkstück selbst, bspw. bei einer Drehbank, durch Spannbacken festgeklemmt. Eine alternative Vorrichtung für die Anbindung von Werkzeugen an einer Abtriebswelle einer Werkzeugmaschine sind Morse- oder Steilkegel, die heute durch Hohlschaftkegel zumeist ersetzt werden.
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Sollen Bohr- bzw. Spannfutter hohe Spannkräfte aufbringen, so finden regelmäßig solche Futter Verwendung, die mittels Spannschlüssel geöffnet bzw. geschlossen werden müssen. Bei den unterschiedlichen Kegel-Werkzeugaufnahmen sind die kegelförmigen Schäfte dann häufig nur mit zusätzlichen Werkzeugen austreibbar. Diese bekanten Werkzeugaufnahmen sind damit nicht für einen schnellen, manuellen Wechsel von Werkzeugen an beispielsweise beweglich aufgehängten Bürstenaggregaten geeignet, wenn dieser mit einer Hand vorgenommen werden soll, um mit der anderen Hand das Werkzeug zu entfernen beziehungsweise heranzuführen.
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Vor diesem technischen Hintergrund macht die Erfindung es sich zur Aufgabe, eine solche in Rede stehende Vorrichtung für einen manuellen, insbesondere einhändigen Werkzeugwechsel bei Werkzeugmaschinen zur Verfügung zu stellen, mit der auch hohe Drehmomente sicher übertragen werden können.
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Gelöst wird diese technische Problematik gemäß des Anspruchs 1 durch die Maßnahmen, dass abtriebswellenfest ein Futter mit einer Aufnahme für ein Einbringen eines werkzeugfesten Dorns vorgesehen ist, dass der Dorn eine profilierte Nut aufweist, dass ein die Nut passgenau durchsetzender, radial, mit Bezug auf eine Drehachse der Abtriebswelle, aus einer Verriegelungsstellung in eine Entriegelungsstellung verschiebbarer Stift vorgesehen ist, dass in der Verriegelungsstellung der Stift mit einem Ansatz in eine radial außen liegende Ausnehmung in dem Dorn eingreift und dass der Ansatz nach Verschieben des Stiftes in die Entriegelungsstellung den Dorn für ein Ausziehen freigibt.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf.
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So bestehen grundsätzlich keine Vorgaben hinsichtlich der Anbindung des Futters an die Abtriebswelle, vielmehr kann, je nach Verwendungszweck, eine solche Anbindung durch beispielsweise ein Aufschrauben, einen Konus oder dergleichen erfolgen. Ebenso ist es möglich, das Futter und die Abtriebswelle einstückig herzustellen.
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Das Futter ist mit einer axial sich erstreckenden, zentralen Aufnahme für ein Einbringen eines werkzeugfesten Dorns vorgesehen. Einerends, stirnseitig eingebracht, weist der Dorn eine profilierte Nut auf, in die passgenau der das Futter vorzugsweise radial durchsetzende Stift eingreift, wodurch bei entsprechender Genauigkeit der Bearbeitung eine weitgehend spielfreie Übertragung eines auch großen Drehmoments zwischen der Abtriebswelle der Werkzeugmaschine und dem Werkzeug erreicht wird.
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Der Stift ist, radial mit Bezug auf die Drehachse der Abtriebswelle, aus einer Verriegelungsstellung in eine Entriegelungsstellung verschiebbar. Hierzu kann die Vorrichtung nach der Erfindung in einfacher Weise von einer Hand umgriffen und der Stift mit einem Finger betätigt werden, um einen schnellen, manuellen und einhändigen Werkzeugwechsel vornehmen zu können.
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In der Verriegelungsstellung greift der Stift mit einem Ansatz in eine radiale außen liegende Ausnehmung in dem Dorn ein, womit der Dorn axial innerhalb der Aufnahme festgelegt ist. Mit dem Verschieben des Stiftes in die Entriegelungsstellung und einem damit einhergehenden Verschieben des Ansatzes aus der radialen Ausnehmung wird der Dorn dann für ein axiales Ausziehen aus der Aufnahme freigegeben.
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Zweckmäßigerweise ist in Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung vorgesehen, dass der Stift gegen die Kraft einer Feder verschiebbar ist, wobei bevorzugt wird, dass der Stift durch die Kraft der Feder in der Verriegelungsstellung gehalten und gegen die Kraft der Feder in die Entriegelungsstellung verschoben wird.
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In konstruktiver Ausgestaltung kann daher für eine einfache Handhabung vorgesehen sein, dass der Stift einerends den Ansatz und andernends einen Druckknopf aufweist, letzterer für eine Betätigung radial dem Futter vorstehend.
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In weiterer konstruktiver Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung kann dann vorgesehen sein, dass der gesondert ausgebildete Druckknopf vorzugsweise axial, mit Bezug auf eine Längsachse des Stiftes, mit diesem verbunden ist, dass der Druckknopf eine Ringschulter ausbildet und dass zwischen der Ringschulter und dem Grund einer radialen Bohrung, mit Bezug auf die Drehachse, in dem Futter eine Druckfeder angeordnet ist.
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Die Verbindung des Druckknopfes mit dem Stift kann beispielsweise eine Schraubverbindung sein, wozu dem Druckknopf ein mit einem Gewinde versehener Schaft vorsteht, der in eine stirnseitige Gewindebohrung des Stiftes einzuschrauben ist bzw. umgekehrt. Durch diese Maßnahme wird, bei größerem Durchmesser des Druckknopfes gegenüber dem des Schaftes bzw. dem des Stiftes, die Ringschulter automatisch ausgebildet, zwischen der und einem Grund einer vorzugsweise radialen, mit Bezug auf die Drehachse, Bohrung in dem Futter die Druckfeder dann gehalten ist.
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An dem dem Druckknopf gegenüberliegenden Ende weist der Stift einen Kopf auf, so dass zwischen einer von dem Kopf ausgebildeten Ringschulter und der Ringschulter des Druckknopfes das Futter eingefasst ist. Um bei einem Betrieb der Werkzeugmaschine eine Unwucht zu vermeiden, kann dann vorgesehen sein, dass in der Verriegelungsstellung und bei Betrieb das Drehmoment von Druckknopf und Feder dem Drehmoment von Ansatz und dem endseitigen Kopf des Stifts entspricht, der mit seiner Ringschulter dann auf dem Grund einer Bohrung in dem Futter gehalten ist, die mit Bezug auf die Drehachse vorzugsweise radial eingebracht ist.
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In weiterer konstruktiver Ausgestaltung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Profilierung der Nut symmetrisch zu einer Mittelebene ist, auf der die Längsachse des Stifts senkrecht steht. Aufgrund dieser Maßnahme ist eine Verriegelung des Dorns von den beiden offenen Stirnseiten der Nut her möglich.
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Alternativ oder zusätzlich kann der Dorn und die Aufnahme mit einer Nut- und Federverbindung noch versehen sein, so dass ein exaktes Einführen des Dorns in die Aufnahme zwingend vorgegeben wird.
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Dessen bedarf es nicht unbedingt, wenn ferner vorgesehen wird, dass die Nut an dem freien Ende des Dorns mit Abschrägungen versehen ist, so dass bei einem Auftreffen des Dorns auf den Stift dieser gleichsam in die Nut eingeführt wird.
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Da, bevorzugt, durch die Kraft der Feder der Stift in der Verriegelungsstellung gehalten ist, mithin der verriegelnde Ansatz innerhalb der Aufnahme des Futters auch bei Nichtgebrauch befindlich ist, ist es weiter von Vorteil, wenn das freie Ende des Dorns radial außen Abschrägungen aufweist, so dass bei einem Einschieben des Dorns in die Aufnahme durch ein Paar von Abschrägungen, gleichsam die Nutränder einfassend, der Ansatz und damit der Stift entsprechend einem Keil in die Entriegelungsstellung verschoben wird.
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Für ein Verriegeln greift dann, nach vollständigem Einschieben, der Ansatz mit einer keilförmigen oder, bevorzugt, runden Ansatzfläche in ein entsprechendes Negativprofil der Ausnehmung in dem Dorn ein.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, in der lediglich ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt:
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1: eine isometrische Darstellung der Vorrichtung nach der Erfindung,
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2: eine Ansicht eines Futters,
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3: eine entsprechende Ansicht eines Dorns mit einem Teller für einen Werkzeuganschluss,
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4: Futter und Dorn in einer Verriegelungsstellung,
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5: eine isometrische Darstellung nach Art einer Explosionszeichnung,
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6: einen zentralen Schnitt durch die Vorrichtung mit einem Stift in Verriegelungsstellung,
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7: einen 6 entsprechenden Schnitt mit einem Stift in Entriegelungsstellung und
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8: einen Schnitt nach Art einer Explosionsdarstellung.
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1 zeigt eine Vorrichtung 1 nach der Erfindung mit einem Futter 2 und einem Teller 3 für einen Werkzeuganschluss, gegebenenfalls als Werkzeug selbst auch ausgebildet, dem zentral ein Dorn 4 vorsteht, vergleiche 3.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Futter 2 mit einem verjüngten Schaft 5 versehen, der zentral eine Bohrung 6 aufweist für ein Aufschieben des Futters 2 auf eine in der Zeichnung nicht dargestellte Abtriebswelle von rundem Querschnitt einer Werkzeugmaschine. Um eine Verdrehsicherheit herzustellen, weist die Bohrung 6 eine axial sich erstreckende Nut 7 auf, so dass durch eine Nut-Federverbindung zwischen der Abtriebswelle und dem Futter 2 auch eine Übertragung großer Drehmomente sichergestellt ist. Eine axiale Festlegung an einer solchen Abtriebswelle erfolgt hier mittels zweier Madenschrauben, die in an dem Nutgrund endenden, vorzugsweise mit jeweils einem Gewinde versehenen Bohrungen 8, 9 einzubringen sind.
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Die Bohrung 6 setzt sich in einer unterseitig des Futters 2 offenen, zentralen Aufnahme 10 fort, in die der Dorn 4 einbringbar ist und, in die Aufnahme 10 eingebracht, dort von einem Stift 11 in einer Verriegelungsstellung gemäß 6 axial und vertikal mit Bezug auf eine Drehachse 28 verriegelt wird.
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Hierzu durchsetzt der Stift 11 eine im Durchmesser mehrfach abgestufte, radiale Durchgangsbohrung 12 in dem Futter 2, die gem. Zeichnung etwa in einem unteren Drittel auf die Aufnahme 10 auftrifft.
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In der Verriegelungsstellung durchsetzt der Stift 11 ferner mit einem Schaft 13 eine diametral sich erstreckende, profilierte Nut 14, stirnseitig eingebracht in das freie Ende des Dorns 4.
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In der Verriegelungsstellung gemäß 6 greift der Stift 11 ferner mit einem endseitigen Ansatz 15 in eine radial außen liegende Ausnehmung 16 des Dorns 4 ein und verriegelt diesen in axialer Richtung. Die Verriegelung in Umdrehungsrichtung erfolgt durch das passgenaue Eingreifen des Schaftes 13 in die Nut 14.
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Durch Eindrücken eines mit dem Stift 11 verbundenen Druckknopfs 17 in Pfeilrichtung gem. 6 wird der Stift 11 aus der dargestellten Verrieglungsstellung in eine Entriegelungsstellung gemäß 7 verbracht, in der der Schaft 4 aus der Aufnahme 10 ausgezogen werden kann, da der Ansatz 15 durch das Verschieben die Ausnehmung 16 freigibt.
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Das Verschieben des Stiftes 11 durch Eindrücken des Druckknopfs 17 erfolgt gegen die Kraft einer Feder 18, ausgebildet als Druckfeder, durch die der Stift 11, ohne Einwirkung von Außen, in der Verriegelungsstellung gemäß 6 gehalten wird.
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Die Feder 18 stützt sich zwischen dem Grund 19 einer Bohrung 20 und einer Ringschulter 21 des Druckknopfs 17 ab, der ein mit einem Gewinde versehener Schaft 22 axial, mit Bezug auf eine Längsachse 29 des Stiftes 11, vorsteht. Dieser mit einem Gewinde versehene Schaft 22 ist in eine Gewindebohrung 23 des Stiftes 11 einbringbar, vgl. 8.
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Dem Druckknopf 17 gegenüberliegend endet der Stift 11 in einem an dem Ansatz 15 axial anschließenden Kopf 24 mit einem gegenüber dem Ansatz 15 nochmals vergrößerten Durchmesser. In der Verriegelungsstellung gemäß 6 trifft der Kopf 24 mit einer Ringschulter 25 in einer Bohrung 26 auf eine in dieser Bohrung 26 ausgebildete Ringschulter 27 und wird dort, in der Verriegelungsstellung, durch die Kraft der Feder 18 sicher in Anlage gehalten.
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Die Profilierung des Dorns 4 bzw. der Nut 14 ist symmetrisch zu einer in 8 auf der Zeichenebene senkrecht stehende, durch die zentrale Drehachse 28 verlaufende Mittelebene, auf der die Längsachse 29 des Stiftes 11 senkrecht steht.
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Mithin sind zwei sich gegenüberliegende Ausnehmungen 16 vorhanden, so dass der Dorn 4 lediglich hinsichtlich der Längserstreckung der Nut 14 bei einem Einbringen in die Aufnahme 10 auszurichten ist.
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Da, hervorgerufen durch die Kraft der Feder 18, der Stift 11 sich auch ohne eingebrachten Dorn 4 in der Verriegelungsstellung befindet, ist der Dorn 4 radial außen liegend mit Abschrägungen 30, 31 versehen, durch die bei einem Einbringen des Dorns 4 in die Aufnahme 10 bei einem Auftreffen der Abschrägung 31 auf den Ansatz 15 der Stift 11 aufgrund der Keilwirkung in die Entriegelungsposition gemäß 7 gezwungen wird, womit der Dorn 4 vollständig, ohne Betätigung des Druckknopfs 17, in die Aufnahme 10 eingebracht werden kann.
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Ist der Schaft 4 vollständig in die Aufnahme 10 eingebracht, bei dem Ausführungsbeispiel mit Anschlag der Oberseite 35 des Tellers 3 an die Unterseite 36 des Futters 2, zwingt die Kraft der Feder 18 den Stift 11 in die Verriegelungsposition gemäß 6, wobei eine keilförmige oder vorzugsweise gerundete Ansatzfläche 33 des Ansatzes 15 weitestgehend klemm- und spielfrei in ein entsprechendes Negativprofil der Ausnehmung 16 eingreift.
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Um das Einbringen des Schaftes 13 des Stifts 11 in die Nut 14 zu erleichtern, ist auch die Nut 14 an dem freien Ende des Dorns 4 mit Abschrägungen 34 noch versehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Futter
- 3
- Teller
- 4
- Dorn
- 5
- Schaft
- 6
- Bohrung
- 7
- Nut
- 8
- Bohrung
- 9
- Bohrung
- 10
- Aufnahme
- 11
- Stift
- 12
- Durchgangsbohrung
- 13
- Schaft
- 14
- Nut
- 15
- Ansatz
- 16
- Ausnehmung
- 17
- Druckknopf
- 18
- Feder
- 19
- Grund
- 20
- Bohrung
- 21
- Ringschulter
- 22
- Schaft
- 23
- Gewindebohrung
- 24
- Kopf
- 25
- Ringschulter
- 26
- Bohrung
- 27
- Ringschulter
- 28
- Drehachse
- 29
- Längsachse
- 30
- Abschrägung
- 31
- Abschrägung
- 32
- Unterseite
- 33
- Ansatzfläche
- 34
- Abschrägung
- 35
- Oberseite
- 36
- Unterseite
