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Werkzeug-Wechselspannfutter
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Die Erfindung betrifft ein Wechselspannfutter für ein Werkzeug, etwa
einen Bohrer oder Gewindebohrer, zum Ein-und Ausspannen des Werkzeugs an einer Spindel.
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Aufgabe der Erfindung ist insbesondere die Schaffung eines Wechselspannfutters
für ein Werkzeug, z.B. einen Bohrer oder Gewindebohrer, mit dessen Hilfe das Werkzeug
zusammen mit einem Wechselschaft mit einem Handgriff mit einer Spindel verbunden
und von ihr getrennt werden kann.
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Bei diesem Wechselspannfutter soll ein Ausstoßer zum Vorwärtsstoßen
eines Wechselschafts beim Wechseln desselben ohne Notwendigkeit für spezielle Reguliereinrichtungen
in seiner Vorwärtsbewegung anhaltbar sein.
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Zudem soll dabei der Ausstoßer im Rohrteil der Spindel ruckfrei verschiebbar
sein.
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Die Lösung der genannten Aufgabe ergibt sich aus den in den beigefügten
Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmalen.
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Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand
der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Schnittansicht eines Wechselspannfutters gemäß
der Erfindung mit damit verbundenem Wechselschaft, Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht
zur Veranschaulichung des Einrückzustands zwischen dem Wechselschaft und dem Rohrteil
des Wechselspannfutters, Fig. 3 einen Querschnitt durch das Wechselspannfutter in
der Ebene der Kugeln, Fig. 4 eine Schnittansicht des Wechselspannfutters mit getrenntem
Wechselschaft, und Fig. 5 und 6 Schnittansichten abgewandelter Ausführungsformen
des Wechselspannfutters.
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Gemäß den Fig. 1 bis 4 weist eine Maschinen-Spindel 1 einen Rohrteil
2 mit einer inneren Aufnahme-Bohrung 3 auf.
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Ein Schaftteil 24 eines Wechselschafts 23 ist in diese Aufnahmebohrung
3 eingeführt und in ihr arretiert. Am
Innenende der Bohrung 3 ist
eine hinterdrehte Nut 4 ausgebildet, die mit einer Belüftungsbohrung 5 in der Außenfläche
des Rohrteils 2 kommuniziert. Die innere Bodenfläche der Bohrung 3 ist mit einer
Federaufnahme-Vertiefung 6 versehen, deren Durchmesser kleiner ist als der Bohrungsdurchmesser.
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Der vorderste bzw. gemäß Fig. 1 rechte Abschnitt des Rohrteils 2 ist
als erweiterter Abschnitt 7 ausgebildet und an seiner Stirnfläche mit zwei eine
Relativdrehung verhindernden Ansätzen 8 versehen. Im Rohrteil 2 sind in der Mitte
seiner Länge mehrere durchgehende Bohrungen 9 ausgebildet, in die jwweïls eine Kugel
10 eingesetzt ist, daß diese Kugeln in den Rohrteil 2 hinein und aus ihm heraus
bewegbar sind.
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Auf den Rohrteil 2 ist eine längsverschiebbare Hülse 11 aufgesetzt,
die in ihrem vordersten Teil mit einer inneren umlaufenden Ausnehmung 12 versehen
ist. Der erweiterte Abschnitt 7 am Vorderende des Rohrteils 2 ist in diese Ausnehmung
12 eingesetzt. Zwischen dem Innenende der Ausnehmung 12 und dem erweiterten Abschnitt
7 des Rohrteils 2 ist eine Schraubenfeder 13 angeordnet, welche die Hülse 11 ständig
rückwärts bzw. gemäß Fig. 1 nach links vorbelastet.
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Im hinteren Bereich des Innenumfangs der verschiebbaren Hülse 11 ist
in einer mit den Kugeln 10 im Rohrteil 2 korrespondierenden Stellung eine hinterschnittene
Ringnut 14 ausgebildet, die aus einem geraden Abschnitt 15, in den die Kugeln 10
aus der Aufnahmebohrung 3 im Rohrteil 2 einzutreten vermögen, und einem sich in
Vorwärtsrichtung an diesen geraden Abschnitt 15 anschließenden Schrägflä-
chenabschnitt
16 besteht, mit dessen Hilfe die Kugeln 10 in die Bohrung 3 verdrängbar sind. Der
Durchmesser des Schrägflächenabschnitts 16 verkleinert sich fortlaufend in Richtung
auf das Vorderende bzw. die rechte Seite gemäß Fig. 1.
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In dem in Fig. 1 dargestellten Zustand sind die Kugeln 10 durch den
Schrägflächenabschnitt 16 der Ringnut 14 in die Bohrung 3 hineingedrängt. Wenn die
Hülse 11 gemäß Fig. 4 gegen die Kraft der Schraubenfeder 13 nach vorn geschoben
wird, kommt der gerade Abschnitt 15 der Nut 14 in Ausrichtung auf die Kugeln 10,
so daß letztere aus der Bohrung 3 austreten können. Die Kugeln 10 besitzen eine
solche Größe, daß sie sich vollständig aus der Aufnahmebohrung 3 heraus zu verlagern
vermögen. Solange die Kugeln 10 jedoch nicht vom Inneren der Bohrung 3 her in schräger
Richtung mit einem Druck beaufschlagt werden, ragen sie teilweise in die Bohrung
3 hinein.
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Rückwärts der Hülse 11 ist auf die Spindel 1 ein Anschlagring 1a aufgesetzt,
welcher den Rückwärtshub der Hülse 11 begrenzt.
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Ein Ausstoßer 17 in Form eines vorderseitig eingeschlossenen '(roofed)
Zylinders ist im hintersten bzw. untersten Teil der Aufnahmebohrung 3 des Rohrteils
2 angeordnet.
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Bei der Verschiebung des Ausstoßers 17 kann über die Belüftungsbohrung
5 am hinteren Ende des rohrteils 2 Luft in die Bohrung 3 einströmen und aus ihr
austreten. Zwischen dem geschlossenen Ende 18 des Ausstoßers 17 und der Sohle der
Vertiefung 6 ist eine Schraubenfeder 19 angeordnet, welche den Ausstoßer 17 in Vorwärtsrichtung
vorbelastet. Das geschlossene Ende 18 des Ausstoßers 17
ist mit
einer Gewindebohrung 20 versehen. Eine ringförmige Ausdrehung 21, die eine rückwärtige
Anlagestufe 22 festlegt, ist an der Umfangsfläche des Vorderendes des Ausstoßers
17 ausgebildet.
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Wenn die Kugeln 10 gemäß Fig. 1 aus der Aufnahmebohrung 3 ausgetreten
sind und der Ausstoßer 17 in der Bohrung 3 nach vorn verschoben wird, wird diese
Bewegung des Ausstoßers 17 beendet, wenn die Anlagestufe 22 mit den in Radialrichtung
inneren Oberflächenteilen -der Kugeln 10 in Berührung gelangt. Da in dieser Endstellung
des Ausstoßers 17 die Schraubenfeder 19 sich auf ihre größte Länge ausgedehnt hat,
kann der Ausstoßer 17 weder die Kugeln 10 zwangsweise zur Seite drücken noch sich
weiter vorwärts verschieben.
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Der Wechselschaft 23 ist auswechselbar in die Aufnahmebohrung 3km
Rohrteil 2 der Spindel 1 einsetzbar. Der Wechselschaft 23 besteht aus einem in die
Bohrung 3 einführbaren Schaftteil 24 und einem an dessen Vorderende angeformten
Montage- bzw. Halterungsteil 25.
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Das Basis- bzw. Außenende des Schaftteils 24 ist mit zwei eine Relativdrehung
verhindernden Ausnehmungen 26 versehen, die mit den entsprechenden Ansätzen 8 am
Vorderende des Rohrteils 2 zusammengreifen. Wenn die Ansätze 8 in die Ausnehmungen
26 eingreifen, ist der Wechselschaft 23 gegen eine Relativdrehung zur Spindel 1
gesichert. Im Vorderende des Schaftteils 24 des Wechselschafts 23 ist eine umlaufende,
ein Herausziehen verhindernde Nut 27 ausgebildet, die eine mit den Kugeln 10 in
Eingriff bringbare Schrägfläche 28 aufweist.
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Wenn die Kugeln 10 an der Schrägfläche 28 der Nut 27 anliegen, ist
der Wechselschaft 23 nicht mehr aus der Spindel 1 herausziehbar.
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Am vordersten bzw. gemäß Fig. 1 rechten Ende des Wechselschafts 23
ist eine Klemmhülse 29 o.dgl. zum Einspannen eines Bohrers oder Gewindebohrers vorgesehen.
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Zum Austr#chst#n des erwähnten Wechselschafts wird die verschiebbare
Hülse 11 gemäß Fig. 4 nach vorn geschoben.
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In diesem Zustand können die Kugeln 10 in den geraden Abschnitt 15
der Ringnut 14 in der Hülse 11 eintreten.
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Der Schaftteil 24 des Wechselschafts 23 wird dabei auf die in Fig.
4 durch die doppel#trichpunktierten Linien angedeutete Weise durch den Ausstoßer
17 nach vorn gedrückt bzw. ausgestoßen. Daraufhin kann der Wechselschaft 23 ohne
weiteres von Hand aus der Spindel 1 herausgezogen werden. Nach diesem Herausziehen
des Wechselschafts 23 wird die Hülse 11 durch die Schraubenfeder 13 in ihre Ausgangsstellung
zurückgeführt.
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Zum Einsetzen eines anderen Wechselschafts in die Spindel 1 wird die
Hülse 11 nach vorn geschoben, worauf der Schaftteil des Wechselschafts von der Vorderseite
her in den Rohrteil 2 der Spindel 1 eingeschoben wird.
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Der Ausstoßer 17 wird nunmehr im Rohrteil 2 durch den Wechselschaft
gegen die Kraft der Schraubenfeder 19 in Rückwärtsrichtung verschoben. Die Ansätze
8 am Vorderende des Rohrteils 2 werden mit den Ausnehmungen am Wechselschaft in
Eingriff gebracht, wobei gleichzeitig die Kugeln 10 in die Einrast-Nut 27 am Vorderende
des Wechselschafts eintreten. In diesem Zustand wird der auf die
verschiebbare
Hülse 11 ausgeübte, vorwärts gerichtete Druck aufgehoben. Die Hülse 11 verschiebt
sich somit rückwärts, wobei die Kugeln 10 durch den Schrägflächenabschnitt 16 der
Ringnut 14 in die Aufnahmebohrung 3 des Rohrteils 2 verdrängt werden. Die Kugeln
10 greifen somit an der Schrägfläche der Nut 27 an und arretieren damit den Wechselschaft
an der Spindel 1.
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In diesem Zustand legt sich das Innenende des Schaftteils 24 an der
vorderen Stirnfläche des Ausstoßers 17 an, währenalaessen hintere Stirnfläche am
Innenende der Aufnahmebohrung 3 anliegt.
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Wenn die Belüftungsbohrung 5 des Rohrteils 2 verstopft ist oder Schmutz
o.dgl. in den Raum zwischen der Innenumfangsfläche der Aufnahmebohrung 3 und der
Außenumfangsfläche des Ausstoßers 17 eingedrungen ist und dadurch die gleichmäßige
bzw. ruckfreie Verschiebung des Ausstossers 17 behindert wird, kann letzterer zur
Reinigung seiner Umfangsfläche, der Belüftungsbohrung 5 und der Aufnahmebohrung
3 aus dem Rohrteil 2 herausgenommen werden.
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Zum Herausziehen des Ausstoßers 17 nach dem Herausziehen des Wechselschafts
-23 aus der Spindel 1 wird ein mit einem Gewindeende versehener Stab in den Rohrteil
2 eingeführt und in die Gewindebohrung 20 des Ausstoßers 17 eingeschraubt. Letzterer
kann sodann mittels dieses Gewindestabs aus dem Rohrteil 2 herausgezogen werden.
Da hierbei die Anlagestufe 22 in leichter Anlageberührung mit den Kugeln 10 steht,
wird der Ausstoßer 17 mit einer gewissen Kraft herausgezogen, um die Kugeln 10 radial
bzw. seitwärts aus der Aufnahmebohrung 3 herauszudrücken.
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Wenn der Ausstoßer 17 aus der Aufnahmebohrung 3 heraus-
gezogen
worden ist, werden die Kugeln 10 nicht mehr durch den Ausstoßer 17 in ihrer Lage
gehalten, während auch die Hülse 11 nicht mehr durch die Kugeln 10 arretiert ist.
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Die Hülse 11 verschiebt sich daher unter der Kraft der Schraubenfeder
13 in Rückwärtsrichtung. Diese Verschiebung wird durch den rückwärts von der verschiebbaren
Hülse 11 vorgesehenen Anschlagring 1a begrenzt.
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Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß die ringförmige
Ausdrehung 21 am Vorderende des Außenumfangs des Ausstoßers 17 vorgesehen ist, während
die Anlagestufe 22 an der Rückseite dieser Ausdrehung 21 angeordnet ist, so daß
die Vorwärtsverschiebung des Ausstoßers 17 beim Wechseln des Wechselschafts 23 durch
die sich an die Anlagestufe 22 des Ausstoßers 17 anlegenden Kugeln 10 zwangsläufig
begrenzt wird. Infolgedessen kann auf eine getrennte Steuer- bzw. Reguliereinrichtung
für den Ausstoßer 17 verzichtet werden.
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Fig. 5 veranschaulicht eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Wechselspannfutters, bei welcher ein ringförmiger Federsitz 30 anstelle des erweiterten
Abschnitts 7 bei der vorher beschriebenen Ausführungsform am vordersten Ende des
Rohrteils 2 angebracht ist. Der Federsitz 30 wird durch einen Sprengring 31 am Rohrteil
2 festgehalten. Bei dieser Ausführungsform ist anstelle des am hinteren Ende des
Rohrteils vorgesehenen Anschlagrings la bei der vorher beschriebenen Ausführungsform
ein erweiterter Abschnitt 32 vorgesehen.
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Bei der weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist ein gleichzeitig
als Federsitz dienender Sprengring 31 in die Umfangsfläche am Vorderende des Rohrteils
2 eingelassen.
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Die Ringnut 14 der Hülse 11 ist dabei bis zum hinteren Ende der Hülse
11 verlängert. Der an der Spindel 1 ausgebildete erweiterte Abschnitt 32 ist in
Vorwärtsrichtung verlängert und greift in den hinteren Abschnitt der Ringnut 14
in der verschiebbaren Hülse 11 ein.
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Weiterhin ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 eine eine Relativdrehung
verhindernde Sechskantbohrung 33 am Vorderende des Rohrteils 2 anstelle seiner Ansätze
8 bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform vorgesehen. Anstelle der Ausnehmungen
26 am Basisende des Schaftteils 24 bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform
ist weiterhin ein eine Relativdrehung verhindernder Ansatz 34 in Form einer Sechskantmutter
am Basisende des Schaftteils 24 so angeordnet, daß er unter Verhinderung einer Relativdrehung
in die Sechskantbohrung 33 eingreift. Die vordere Stinrfläche des Rohrteils 2 stößt
dabei an die hintere Stirnfläche des Halterungsabschnitts 25 an, so daß die beim
Bearbeitungsvorgang auf den Wechselschaft 23 gemäß Fig. 6 nach links wirkende Schubkraft
durch diese Anlage aufgenommen wird Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 liegt daher
das hintere Ende des Ausstoßers 17 nicht an der Bodenfläche der Aufnahmebohrung
3 an.
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Ersichtlicherweise kann beim erfindungsgemäßen Wechselspannfutter
der beim Auswechseln des Wechselschafts wirksam werdende Ausstoßer, welcher den
Wechselschaft nach vorn drängt, in seiner Vorwärts-Ausstoßbewegung einfach durch
die an ihm angeformte Ausdrehung und ohne die Notwendigkeit für irgendwelche speziellen
Vorrichtungen begrenzt werden.
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Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs auf die
vorstehend
dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern innerhalb
des erweiterten Schutzumfangs weiteren Änderungen und Abwandlungen zugänglich.