DE3419301C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Kupplung dieser Art ist durch die CH-PS 5 37 770 bekannt geworden. Mit dieser im Aufbau einfachen, wenig Teile auf­ weisenden und in der Handhabung einfachen Kupplung können Ausdrehköpfe mit hoher Wechselgenauigkeit und großer Stei­ figkeit mit Zwischenstücken oder Schäften mit einer einzi­ gen Anzugsschraube verbunden werden. Zum Spannen und Posi­ tionieren und zum Auswechseln des Werkzeughalters bedarf es lediglich der Bedienung einer einzigen Anzugsschraube. Sehr hohe Drehmomente, wie sie bei Verwendung besonders leistungsfähiger Maschinen entstehen, und für Fräs-, Bohr- und Senkwerkzeuge notwenig sind, können mit dieser Kupp­ lung jedoch nicht übertragen werden. Die Übertragung höhe­ rer Drehmomente könnte durch eine Verdoppelung von Quer­ bohrung und Anzugsschraube sichergestellt werden; dies ist aus der DE-PS 3 11 478 bekannt. Diese hat jedoch neben der umständlichen Handhabung auch den weiteren Nachteil, aß Wechsel- oder Repetitionsfehler auftreten, so daß eine ge­ naue Positionierung des Werkzeuges nicht gewährleistet ist.

Die Verwendung von Mitnehmernocken, wie dies bereits vor­ geschlagen wurde, bedingt eine sehr hohe Fabrikationsge­ nauigkeit und erschwert die Reinigung des Werkzeuges, da schwer zugängliche Stellen vorhanden sind. Auch Schraub- Steckverbindungen können nicht befriedigen, da diese nur rechtsdrehend und schwierig zu demontieren sind und überdies eine unbestimmte Schneidlage ergeben. Die Verwendung einer axialen Spannschraube hat den Nachteil, daß die innere Zu­ fuhr von Kühlmittel nur bedingt möglich und zudem eine sol­ che Vorrichtung kompliziert zu handhaben ist.

Die US-PS 34 98 653 zeigt eine Möglichkeit zur axialen Ver­ spannung zweier Werkzeugkomponenten, wobei in einem Zapfen 88 zusätzlich beweglich gelagerte Kugeln 86 über eine Spann­ schraube nach außen gedrückt werden und in eine ringförmige Nut 84 eingreifen und damit die beiden Komponenten exial zusammenziehen. Die Drehmomentübertragung erfolgt hier über einen Keil 16 (Fig. 1, 6 und 7). Bei dieser relativ auf­ wendigen Kupplung sind also zum Spannen und Fixieren mehrere Elemente notwendig.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung einer wechsel- oder repetitionsfreien Positionierung und einem einfachen Aubau, einer einfachen Herstellbarkeit und Handhabbarkeit eine Kupplung der ein­ gangs genannten Art so zu verbessern, daß die Übertragung hoher Drehmomente möglich ist.

Die Aufgabe wird mit einer Kupplung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patent­ anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Kupplung besitzt insbesondere den Vor­ teil, daß der Mitnehmerbolzen bei Verwendung des Werkzeuges jeweils selbsttätig zentriert wird und damit die Übertra­ gungskräfte gleichmäßig auf die beiden Enden des Mitneh­ merbolzens verteilt werden. Die Elastizität des Mitnehmer­ bolzens und im speziellen die konstruktive Ausführung der für die Drehmomentübertragung wichtigen Anlageflächen wir­ ken schwingungsdämpfend. Die Verschmutzung ist gering, da die erfindungsgemäße Kupplung außen im wesentlichen abge­ schlossen ist. Eine hohe Fertigungsgenauigkeit bei der Her­ stellung ist nicht erforderlich.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Kupplung sind in den Unter­ ansprüchen 2 bis 8 beschrieben. In den Unteransprüchen 2 bis 6 werden vorteilhafte Ausbildungen der Enden des Mitnehmer­ bolzens berücksichtigt, während die Unteransprüche 7 und 8 eine Sicherung des Mitnehmerbolzens betreffen, so daß die Handhabung der Kupplung insgesamt verbessert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines in einen Anschlußschaft eingesetzten Ausdrehkopfes,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3a, 3b einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 und eine Teilansicht von Fig. 1, wobei der Ausdrehkopf nicht belastet ist,

Fig. 4a, 4b Darstellungen entsprechend den Fig. 3a und 3b, unmittelbar nach einer Belastung des Ausdreh­ kopfes,

Fig. 5a, 5b Darstellungen entsprechend den Fig. 3a und 3b, bei belastetem Ausdrehkopf,

Fig. 6a, 6b Teilansichten eines Mitnehmerbolzens nach ei­ ner ersten Variante,

Fig. 7a, 7b Teilansichten eines Mitnehmerbolzens nach ei­ ner zweiten Variante,

Fig. 8a, 8b Teilansichten eines Mitnehmerbolzens nach ei­ ner dritten Variante, und

Fig. 9, 10 Querschnitte durch einen Befestigungszapfen im Bereich eines Mitnehmerbolzens.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen mit einem Schneidstahl ver­ sehenen Ausdrehkopf 2 mit einem zylindrischen Befestigungs­ zapfen 5, der in eine entsprechende Bohrung 3 eines Anschluß­ schaftes 1 eingreift. Der Anschlußschaft 1 ist über einen Befestigungskonus 11 in ein Spannfutter einer Werkzeugmaschine einspannbar. Im Befestigungszapfen 5 ist eine konische Boh­ rung 7 vorgesehen, in welche eine Anzugsschraube 8 mit einer konischen Andrehung 9 derart eingreift, daß beim Anziehen der Anzugsschraube 8 infolge Keilwirkung die Schulter 6 des Ausdrehkopfes 2 gegen die entsprechende Stirnfläche 4 des Anschlußschaftes 1 gezogen wird.

Der Befestigungszapfen 5 weist eine zylindrische Querboh­ rung 25 auf, die etwa rechtwinklig zur konischen Bohrung 7 verläuft und in welcher ein Mitnehmerbolzen 12 längsverschieb­ lich gelagert ist. Die beiden Enden 30 des Mitnehmerbolzens 12 ragen in sich radial nach außen verjüngende Ausnehmungen 26 und 27 des Anschlußschaftes 1 hinein. Die Ausnehmungen 26 und 27 sind im Querschnitt beispielsweise trapez- oder halb­ kreisförmig. Die Enden 30 des Mitnehmerbolzens 12 liegen mit wenig Spiel in den Ausnehmungen 26 und 27. Die Enden 30 sind keil- oder kegelförmig ausgebildet oder abgerundet.

Im folgenden wird anhand der Fig. 3a bis 5b die Wirkungs­ weise der Vorrichtung näher erläutert. Nach dem Zusammen­ setzen der beiden Werkzeugteile 1 und 2 drückt die Anzugs­ schraube 8, wie in Fig. 3b dargestellt, im Scheitelpunkt der Querbohrung 14 in axialer Richtung auf den Befestigungszapfen 5. Durch die Schnittkraft wird der Ausdrehkopf 2 relativ zum Anschlußschaft 1 um einen kleinen Winkel α (Fig. 4a) ge­ dreht, bis der Mitnehmerbolzen 12 an dem einen Ende in einer Ausnehmung 27 bzw. 26 ansteht. Die Angriffsstelle der Anzugsschraube 8 wird unter gleichzeitiger Erhöhung des An­ preßdruckes quer zur Längsachse des Werkzeuges verschoben. Bei einer Erhöhung des Drehmomentes wird der Mitnehmerbolzen 12 durch die Keilwirkung der Kegelfläche 18 bzw. 17 in seiner Längs­ achse verschoben, bis beide Enden 30 in den Ausnehmungen 26 und 27 am Anschlußschaft 1 anliegen. Bei dieser selbsttäti­ genden Zentrierung des Mitnehmerbolzens 2 erreicht die Ver­ drehung der beiden Werkzeugteile 1 und 2 den maximalen Winkel β, bei welchem eine weitere Verdrehung und damit eine even­ tuelle Überdrehung der Verbindung verhindert wird. Da der Mitnehmerbolzen 12 im belasteten Zustand zentriert ist, sind die Übertragungskräfte stets gleichmäßig auf beide Enden 30 verteilt. Das Spiel des Mitnehmerbolzens 12 in den Ausneh­ mungen 26 uns 27 ist in den Fig. 3a bis 5b zur Verdeutlichung der Wirkungsweise vergrößert dargestellt.

In den Fig. 6a bis 8b sind drei mögliche Varianten des Mit­ nehmerbolzens dargestellt. In den Fig. 6a und 6b ist ein Mit­ nehmerbolzen 20 mit keilförmig ausgebildeten Enden 30 darge­ stellt, welcher mit Flächen 22 an entsprechend geneigte Flä­ chen 15 der Ausnehmungen 26 bzw. 27 anlegbar ist. Die Fig. 7a und 7b zeigen einen Mitnehmerbolzen 12 mit kegelförmig an­ gedrehten Enden, die in streifen- oder linienförmigen Berei­ chen 23 an die Flächen 15 der Ausnehmungen 26 bzw. 27 anleg­ bar sind. Die Enden 30 können jedoch auch gemäß den Fig. 8a und 8b abgerundet oder kalottenförmig sein, so daß diese mit einer punkt- oder kreisförmigen Fläche 24 an den Anschlußschaft 1 anlegbar sind. Die Ausnehmungen 26 und 27 können neben dem hier dargestellten trapezförmigen Querschnitt auch einen halbkreis- oder bogenförmigen Querschnitt aufweisen.

Damit das Zusammenfügen der Werkzeugteile 1 und 2 durch ei­ nen seitlich herausragenden Mitnehmerbolzen nicht behindert wird und der Mitnehmerbolzen bei getrennten Werkzeugteilen nicht herausfallen kann, kann dieser gemäß den Fig. 9 bzw. 10 ausgebildet sein. Der Mitnehmerbolzen 31 gemäß Fig. 9 ist hantelförmig ausgebildet und wird durch einen in den Zapfen 5 eingesetzten Stift 33 in der Längsverschiebung be­ grenzt. Der Mitnehmerbolzen 32 gemäß Fig. 10 wird mittig von einem Sprengring 34 umfaßt, der den Verschiebungsweg des Bolzens 32 in Längsrichtung begrenzt. Der Verschiebungs­ weg kann so gewählt werden, daß der Mitnehmerbolzen 12 je­ weils einseitig in den Befestigungszapfen 5 versenkt werden kann, so daß eine problemlose Reinigung der Verbindungs­ partien möglich ist.

Das Zusammensetzen der beiden Werkzeugteile 1 und 2 ist sehr einfach, da lediglich der Zapfen 5 mit dem Mitnehmerbolzen 12 bzw. 20 oder 21 in die Bohrung 3 eingesetzt und die An­ zugsschraube 8 angezogen werden muß. Die Werkzeugteile 1 und 2 können nach dem Lösen der Anzugsschraube 8 ohne zu klemmen getrennt werden. Es lassen sich auch Werkzeugkombi­ nationen aus mehreren Werkzeugteilen zusammensetzen, damit dient die Erfindung als Grundprinzip für ein universelles Werk­ zeugsystem nach dem Baukastenprinzip.

Claims (8)

1. Kupplung für Werkzeugteile, beispielsweise eines Werkzeughalters (2) mit einem Anschlußschaft (1), wobei der Werkzeughalter (2) einen zylindrischen Befestigungs­ zapfen (5) aufweist, der in eine Bohrung (3) des Anschluß­ schaftes (1) hineinragt, und der Befestigungszapfen (5) eine konische Querbohrung (7) besitzt, in welche eine An­ zugsschraube (8) derart eingreift, daß der Werkzeugteil (2) durch Keilwirkung gegen den Anschlußschaft (1) ge­ zogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Befestigungs­ zapfen (5) eine etwa rechtwinklig zur konischen Quer­ bohrung (7) verlaufende zylindrische Querbohrung (25) mit einem längsverschieblich darin gelagerten Mitnehmerbolzen (12; 20; 21) vorgesehen ist, und daß die Enden (30) des Mit­ nehmerbolzens (12; 20, 21) in sich radial nach außen ver­ jüngende Ausnehmungen (26, 27) des Anschlußschaftes (1) hineinragen, derart, daß der Mitnehmerbolzen (12; 20, 21) bei Verwendung des Werkzeuges durch die durch die Schnitt­ kräfte hervorgerufene relative Verdrehung der beiden zu verbindenden Werkzeugteile (1, 2) und durch Zusammenwirken der Seitenflächen der Ausnehmungen (12); 20, 21) mit den Enden (30) des Mitnehmerbolzens (12; 20, 21) selbsttätig zentriert wird, womit die Übertragungskräfte gleichmäßig auf die beiden Enden (30) des Mitnehmerbolzens (12; 20, 21) verteilt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Enden (30) des Mitnehmerbolzens (20) keil­ förmig ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichet, daß die Enden (30) des Mitnehmerbolzens (12) ke­ gelförmig ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichet, daß die Enden (30) des Mitnehmerbolzens (21) ab­ gerundet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorgehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (26, 27) im Querschnitt trapezförmig sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (26, 27) im Querschnitt halbkreisförmig sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein hantelförmig ausgebildeter Mitnehmerbolzen (31) vorgesehen ist, und daß ein in den Befestigungszapfen (5) eingesetzter Stift (33) ein seitliches Verschieben des Mitnehmerbolzens (31) begrenzt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mitnehmerbolzen (32) mit einem mittig aufgesetzten Sprengring (34) vorgesehen ist, derart, daß letzterer ein seitliches Verschieben des Mit­ nehmerbolzens (32) begrenzt.