DE3628982C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mechanische Kupplung an einer Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine zwischen einer lagenveränderbaren Antriebswelle des Spindelkastens und einer Welle eines an einem ausfahrbaren Tragbalken angeordneten auswechselbaren Bearbeitungskopfes der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Durch die US-PS 28 88 050 ist eine mechanische Kupplung für eine Bohrmaschine bekannt, die zwischen einer Antriebswelle und dem Schaft eines angetriebenen, auswechselbaren und rotierenden Werkzeugs angeordnet ist und bei der eine auf der Antriebswelle längsverschiebbare, federbelastete Büchse vorgesehen ist. Diese ist mit dem angetriebenen Werkzeug drehgesichert und weist eine abgeschrägte Gleitfläche auf, die mit der entsprechenden Gegenfläche einer am vorderen Ende der Antriebswelle schwenkbar gelagerten Backe zusammenwirkt. Die Büchse besitzt eine radial einwärts gerichtete Zunge, die eine Bohrung im vorderen, zylindrisch ausgebildeten und den Werkzeugschaft aufnehmenden Ende der Antriebswelle durchsetzt und in eine Rastausnehmung des Werkzeugschaftes ragt. Für das Kuppeln und Entkuppeln der Antriebswelle mit bzw. von dem angetriebenen Werkzeugschaft bedarf es des Verstellens eines die Büchse umgebenden und mit dieser axial verbundenen Ringes.

Dieser dem Oberbegriff des Hauptanspruchs bestimmenden, bekannten Kupplung besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine selbsttätig wirkende Kupplung zwischen den koaxialen Wellen des Spindelkastens und des Bearbeitungskopfes zu schaffen, wobei die Kupplungsteile alleine durch Längsverstellen der einen Welle gegenüber der anderen Welle und durch Drehen der beiden Wellen gekuppelt und entkuppelt werden. Ein einfacher konstruktiver Aufbau wie eine problemlose Wartung soll die vorstehende Aufgabe ergänzen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches vor. - Die Merkmale der Unteransprüche dienen der Verbesserung und Weiterentwicklung der Merkmale des Hauptanspruches.

Das Wesen der Erfindung ist darin zu sehen, daß die beiden schwenkbar gelagerten Backen der Kupplung mit ihren freien Enden gegen Flächen der antreibenden Welle derart anliegen, daß hierdurch eine Axialbewegung des einen gegenüber dem anderen Wellenende bewirkt wird, wodurch die korrespon­ dierenden Konusflächen der beiden Wellenenden gegeneinander gedrückt werden. Hierbei erfolgt das Schließen der beiden genannten Backen durch einen auf der angetriebenen Welle verschiebbaren keilförmigen Teil, der mit entsprechenden Keilflächen der Backen zusammenwirkt. Beim Lösen dieses keilartigen Teils von den Backen werden diese frei schwenkbar, so daß die Wellen voneinander gelöst werden können, während im umgekehrten Falle, bei Einwirkung des keilartigen Teils auf die Backen diese das vorstehend genannte axiale Verspannen der Konusteile der beiden Wellenenden gegeneinander bewirken. - Das Wirksamwerden des keilartigen Teils erfolgt durch eine Drehung um vorzugsweise 90° einer Anschlagbüchse, so daß insgesamt durch ein axiales Verschieben des Keilteils ein Spannen und Entspannen der Backen und damit ein Verbinden und Lösen der beiden Wellenenden derart bewirkt wird, daß die aneinander­ liegenden Konusflächen das geforderte Drehmoment übertragen können.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kupplung dargestellt und zwar zeigt

Fig. 1 die Seitenansicht des vorderen Abschnittes eines Spindelkastens, eines Bearbeitungskopfes und zweier zwischen diesen Teilen gelegenen Antriebswellen und angetriebenen Wellen mit jeweils einer automatischen Kupplung nach der Erfindung,

Fig. 2 im Vertikallängsschnitt die Kupplung nach der Erfindung,

Fig. 3 die auf der angetriebenen Welle drehgesicherte Anschlagbüchse mit ihren beiden Verlängerungen und einem der beiden Ansätze zur Bildung des keilförmigen Teils mit dem die entsprechenden Gegenflächen der Backen zusammenwirken,

Fig. 4 eine Stirnansicht der Büchse nach Fig. 3,

Fig. 5 die auf dem freien Ende der angetriebenen Welle schwenkbaren Backen,

Fig. 6 das vordere Ende der antreibenden Welle des Spindelkastens,

Fig. 7 in Stirnansicht die Kupplung nach Fig. 2 mit den beiden seitlich bzw. ober- und unterhalb der Wellen angeordneten Anschlägen am Spindelkasten,

Fig. 8 die Kupplung bei freigegebenen Backen zum Entkuppeln der beiden Wellenenden und

Fig. 9 die Lage der Büchse entsprechend Fig. 8, wobei das dem Spindelkasten benachbarte Ende der Verlängerungen der Anschlagbüchse an den Anschlägen des Spindelkastens anliegt, nachdem die Büchse um 90° gegenüber der Darstellung in Fig. 7 gedreht worden ist.

An dem Spindelkasten 1 ist der Balken 2 in Richtung des Doppelpfeiles 3 horizontal verschiebbar. Am vorderen Ende 2 a des Balkens 2 ist der Bearbeitungskopf 4 angeordnet, der oberhalb des Werkstücktisches 5 arbeitet. Parallel zu dem Balken erstrecken sich zwischen dem Spindelkasten 1 und dem Bearbeitungskopf 4 zwei antreibende Wellen 6, 7, die mit der horizontalen Bewegung des Balkens 2 in Richtung des Doppelpfeiles 8 in den Spindelkasten ein- bzw. aus dem Spindelkasten herausverfahrbar sind, je nachdem, welche Längsstellung der Balken 2 gegenüber dem Spindelkasten 1 einnimmt. Den beiden Wellen wird die Drehbewegung und die Längsbewegung in bekannter Weise vermittelt.

Der Bearbeitungskopf 4 weist die beiden angetriebenen Wellen 9, 10 auf. Zwischen deren dem Spindelkasten 1 zugekehrten Ende und dem Ende 6 a, 7 a der Wellen 6, 7 ist die erfindungsgemäße Kupplung, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 11 versehen ist, angeordnet. In dargestelltem Beispiel sind die Wellen 6, 7 bzw. 9, 10 und die Kupplungen 11 gleicher Art, so daß es genügt, eins der Wellenpaare und eine der Kupplungen nachstehend zu erläutern.

Die angetriebene Welle 9 des Bearbeitungskopfes 4 trägt eine auf dieser Welle längsverstellbare Büchse 12, die auf ihrem, dem Bearbeitungskopf 4 benachbarten Ende eine Eindrehung 13 aufweist. Zwischen einem festen Ringbund 14 der Welle 9 und der durch die Eindrehung 13 gebildeten Schulter 15 der Büchse 12 ist eine Feder 16 angeordnet, die die Büchse 12 in Fig. 2 und 8 nach rechts zu drücken trachtet.

Die Büchse 12 besitzt auf ihrem Abschnitt 12 a zwei sich diametral gegenüberliegende, etwa viertelschalenförmige Aufsätze 17 mit gleichartigen Verlängerungen 18 (vgl. auch Fig. 3, 4, 7 und 9). Diese Verlängerungen besitzen eine bestimmte Länge, die in Verbindung mit den nachstehenden Teilen der Kupplung erläutert wird. - Die Büchse 12 ist mittels radialer Zapfen 44, deren inneres Ende in Längsnuten 45 der Welle 9 eingreift, auf dieser Welle drehgesichert, jedoch längsverschieblich. Die Aufsätze 17 können auch als geschlossener Ring gestaltet sein, der die Verlängerungen 18 trägt. Die Büchse 12 besitzt zwei diametral gegenüberliegende Ansätze 19, die in bezug auf die Längsachse L der Kupplung spiegelbildliche Gleitflächen 20, 21 aufweisen, zwischen denen eine sich senkrecht zur Längsachse L erstreckende Stirnwand 22 gelegen ist.

In Nähe des hinteren, dem Spindelkasten 1 zugekehrten Endes hat die angetriebene Welle 9 eine keilförmige Einfräsung 23, die die Keilfläche 24 und eine Stirnfläche 25 zeigt. Der hintere Endbereich der Welle 9 weist ferner zwei in senkrechter Ebene zur Längsmittelachse übereinander bzw. nebeneinander gelegene Schwenkzapfen 26 auf, um die die Backen 27 schwenkbar sind. Diese weisen den Gleitflächen 20, 21 des Ansatzes 19 entsprechende Gegenflächen 28 auf.

Hierbei sind die Backen 27 etwa viertel- bis halbschalen­ förmig ausgebildet, so daß die Gleitflächen 20, 21 des keilförmigen Ansatzes 19 an den Flächen 28 der Backen 27 zur Anlage kommen können. Wird daher der Ansatz 19 bei Verstellen der Büchse 12, wie dies untenstehend noch näher beschrieben wird, in Fig. 2 nach rechts verschoben, so wirken die Flächen 20, 21 des Ansatzes auf die Gegenflächen 28 der Backen 27 derart ein, daß deren vorderes Ende in Richtung der Pfeile 29 (Fig. 2) verstellt wird. - Dieses vordere Ende der Backen 27 weist im wesentlichen eine einwärts gerichtete schalenförmige Rippe 30 auf, die eine Schrägfläche 37 besitzt, die gegen die Einfräsung 23 der Welle 9 zeigt.

Wie aus Fig. 6 erkennbar ist, weist die antreibende Welle 6 einen der Einfräsung 23 der Welle 9 entsprechenden keil­ förmigen Ansatz 31 mit den Schrägflächen 32 auf. An den Ansatz 31 grenzt in Richtung des Spindelkastens 1 ein ringartiger Wulst 33 an, der eine vordere ringartige Schrägfläche 34 und eine rückwärtige ringartige Schräg­ fläche 35 bildet. Die Schrägfläche 34 wirkt mit der Schrägfläche 36 der Rippe 30 der Backen 27 zusammen, während die ringförmige Schrägfläche 35 an der Schrägfläche 37 der Rippe 30 der Backen 27 zur Anlage kommt.

Wie die Fig. 4, 7 und 9 erkennen lassen, weisen die beiden schalenförmigen Verlängerungen 18 der Aufsätze 17 der Büchse 12 und die gleichfalls schalenförmigen Backen 27 eine Breite a (Fig. 7) auf. Der Spindelkasten 1 trägt zu beiden Seiten oder über und unter der antreibenden Welle 6 je einen Block 40, an dem ein Ansatz 41 derart angeordnet ist, daß die beiden Ansätze in die Längsbewegungsbahn der Verlängerungen 18 ragen, wenn die Büchse 12 und die Verlängerungen 18 die Stellung nach Fig. 8 und 9 einnehmen, während bei um 90° gedrehter Büchse 12 und entsprechender Drehung der Verlängerungen 18 die Ansätze 41 ohne funktionelle Wirkung auf die Büchse 12 frei neben den Verlängerungen 18 gelegen sind (Fig. 7).

Die Funktionsweise der Kupplung ist folgende: Der Balken 2 wird in Fig. 1 nach rechts verfahren und bringt die Welle 9 in die Stellung nach Fig. 8. Die Verlängerungen 18 liegen mit ihrem freien Ende an den Ansätzen 41 an (Fig. 9), so daß die Büchse 12 in Richtung des Pfeiles 12 b entgegen Federdruck die Ansätze 19 in die Stellung nach Fig. 8 bringt. Die Backen 27 sind geöffnet, da der Wulst 33 die Rippen 30 entgegen Pfeil 29 in Fig. 2 auswärts gedrückt hat. Da der keilförmige Ansatz 31 mit seiner Keilfläche 32 gegen die Fläche 24 der Einfräsung 23 kuppelnd anliegt, wird bei einer Drehung um 90° der Welle 6 die frei drehbare Welle 9 mit der Büchse 12 und den Verlängerungen 18 um dasselbe Winkelmaß mitgenommen, was zur Folge hat, daß die Verlängerungen 18 von den Ansätzen 41 frei kommen und die Büchse 12 aufgrund der Feder 16 nach rechts aus der Stellung nach Fig. 8 in die Stellung nach Fig. 2 verschoben wird. Hierdurch kommen die Ansätze 19 mit ihren Gleitflächen 20, 21 gegen die Flächen 28 der Backen 27 zur Anlage und diese werden geschlossen (Pfeile 29 in Fig. 2). Hierdurch drücken die Schrägflächen 37 gegen die Fläche 35 und pressen den Ansatz 31 der Welle 6 in die Ausfräsung der Welle 9.

Beim Vorwärtsbewegen des Balkens 2 wird die Welle 9 nach links in den Fig. 2 und 8 verstellt und nimmt die axial frei verschiebliche Welle 6 mit. Die Zapfen 44 kommen an den Schultern 50 der Nuten 45 zur Anlage, so daß die Verlängerungen 18 der Welle 9 folgen und aus dem Wirkungs­ bereich der Ansätze herauskommen. Die Wellen können nun frei gedreht werden.

Zum Lösen der Kupplung wird der Balken 2 wieder soweit nach rechts verschoben, bis die Verlängerungen 18 in den Wirkungsbereich der Ansätze 41 kommen. Falls notwendig wird die Welle 6 vorher soweit gedreht, daß die Verlängerungen 18 an den Ansätzen 41 anliegen (Fig. 9). Hierdurch gewinnen die Teile wieder die Lage nach Fig. 8, wobei die Backen 27 mit ihren Rippen 30 frei auszuschwingen vermögen, wenn die Welle 9 bei Bewegen des Balkens 2 in Richtung des Pfeiles 12 b von der Welle 6 getrennt wird. Die Flächen 35, 37 gleiten wieder aufeinander. Hiernach kann ein Wechsel des Bearbeitungskopfes an dem Balken 2 erfolgen, ohne daß es weiterer Kupplungstätigkeiten bedarf, bzw. ein Lösen von Kupplungsteilen von dem Bearbeitungskopf bzw. vom Spindelkasten erforderlich ist.

Die Abmessung der diametral gegenüberliegenden Ansätze an der Büchse 12, die Anordnung und Ausbildung der Schrägflächen 20, 21, der korrespondierenden Schrägflächen 28, der Konusflächen 32, 34 und 35 mit den entsprechenden Gegenflächen ist so gewählt, daß beim Zurückstoßen der Büchse 12 in Richtung des Pfeiles 12 b in Fig. 8 ein gleichzeitiges oder kurz vorheriges Lösen der Flächen 20, 21 von den Gegenflächen 28 derart erfolgt, daß ein Ausschwingen der Backen 27 in Richtung der Pfeile 43 vor sich gehen kann und die Längsbewegung der Büchse 12 mit den Verlängerungen 18 zum Lösen der beiden Wellen 6, 9 voneinander in der beschriebenen Art vor sich gehen kann.

Wenn die Keilflächen 20, 21 mit den Flächen 28 zur Anlage gekommen sind, ergibt sich beim Schließen der Backen 27 Selbsthemmung, d. h. das von der Welle 6 auf die Welle 9 übertragbare Moment ist unabhängig oder weitgehend unabhängig von der Kraft der Feder 16.

Claims (7)

1. Mechanische Kupplung an einer Horizontal- Bohr- und Fräsmaschine zwischen einer lagenveränderbaren Antriebswelle des Spindelkastens und einer Welle eines an einem ausfahrbaren Tragbalken angeordneten auswechselbaren Bearbeitungskopfes, mit mindestens einer radial verschwenkbaren Kupplungsbacke an einer der Wellen, die bei relativer Bewegung der Wellen zueinander verschwenkbar ist und mit einer auf dieser Welle angeordneten, längsverstellbaren und unter Federdruck stehenden Büchse dadurch gekennzeichnet, daß am vorderen Ende der Welle (9) zwei Kupplungsbacken (27) schwenkbar gelagert sind und die Enden der Wellen (6, 9) mit die Kupplungsbacken (27) öffnenden, schließenden und arretierenden Konusflächen (20, 21, 34) versehen sind und die auf der einen Welle (9) längsverschiebliche Büchse (12) drehfest mit dieser Welle verbunden und mit Ansätzen gegen ortsfeste Anschläge (41), gegen den Federdruck verstellbar ist und daß bei Längsverstellung dieser Büchse durch den Federdruck die Kupplungsbacken geschlossen und arretiert werden und die Wellenenden in Kupplungsstellung gehalten werden.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Büchse (12) unter Wirkung einer sich gegen einen Ringwulst (14) der angetriebenen Welle (9) abstützenden Feder (16) steht.

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die angetriebene Welle (9) mindestens eine Längsführungs­ nut (45) für einen radialen Drehsicherungsstift (44) der Büchse (12) aufweist.

4. Kupplung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die längsverstellbare Büchse (12) zwei im Querschnitt etwa eine Viertelschale bildende, die beiden schwenkbaren Backen (27) übergreifende Verlängerungen (18) trägt.

5. Kupplung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindelkasten (1) auf Höhe der Verlängerung (18) der Büchse (12) je einen Ansatz (41) trägt, bei dessen Berührung mit dem freien Ende der schalenförmigen Verlängerung (18) die Büchse (12) gegen Federdruck verschoben wird.

6. Kupplung nach Anspruch 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (6) zum Kuppeln beider Wellen (6, 9) miteinander in ein solches Winkelmaß drehbar ist, daß die schalenförmigen Verlängerungen (18) der Büchse (12) von den Ansätzen (41) des Spindelkastens (1) freikommen.

7. Kupplung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch eine Neigung und Anordnung der Schrägflächen (37) der beiden schwenkbaren Backen (27) der angetriebenen Welle (9), daß vor oder beim Lösen der Gleitflächen (20, 21) der Büchse (12) von den entsprechenden Gegenflächen (28) der Backen (27), deren mit den Gleitflächen (37) von der Antriebswelle der zusammenwirkenden Konusflächen (35) freikommt.