DE9406913U1 - Schnellwechselfutter - Google Patents

Description

G 16 697 - lens

20. April 1994

Joachim-Andreas Wozar, Weidenweg 2, 73733 Esslinaen Schnellwechselfutter

Die Erfindung betrifft ein Schnellwechselfutter, mit einer an einer Maschine festlegbaren Werkzeugaufnahme, und mit einem als Einsatz ausgebildeten, in einer zur Vorderfläche offenen Halteausnehmung der Werkzeugaufnahme bezüglich dieser lösbar drehfest und axial unbeweglich festlegbaren Werkzeugträger, an dem ein Werkzeug vorgesehen oder anbringbar ist.

Derartige Schnellwechselfutter erlauben einen raschen Werkzeugwechsel . Die Werkzeugaufnahme ist in der Regel lösbar an einer Bearbeitungsmaschine festgelegt, beispielsweise an einer Werkzeugmaschine, und wird von dieser im Betrieb in Rotation versetzt. Die maschinenseitige Befestigung erfolgt auf konventionelle Weise zum Beispiel über ein Gewinde oder über einen Steilkegel. Das Bearbeitungswerkzeug selbst ist in der Regel lösbar im Werkzeugträger festgeklemmt, unlösbar in den Werkzeugträger eingeschrumpft oder einstückiger Bestandteil des Werkzeugträ-

gers. Bei Bedarf können Gewindeschneideinrichtungen integriert sein.

Speziell bei stationären Bearbeitungsmaschinen ist es wichtig, daß die jeweils festgelegten Bearbeitungswerkzeuge in Axialrichtung sicher fixiert sind, um reproduzierbare Bearbeitungsergebnisse zu erzielen. Soweit dem Anmelder bekannt, sind die Werkzeugträger im eine Arbeitsstellung einnehmenden eingespannten Zustand bisher mit zwar relativ geringem, gleichwohl jedoch störendem Axialspiel in der Werkzeugaufnahme gehalten.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schnellwechselfutter zu schaffen, das bei relativ unkompliziertem Aufbau und einfacher Betätigung eine axial spielfreie Fixierung des Werkzeugträgers in der Werkzeugaufnahme ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Werkzeugaufnahme im Bereich der Halteausnehmung mindestens einen querverlaufenden Führungsschlitz aufweist, der bezüglich einer Radialebene schräg verläuft, wobei seine radial außen liegende äußere Schlitzöffnung weiter von der Vorderfläche der Werkzeugaufnahme entfernt ist als seine nach radial innen zur Halteausnehmung offene innere Schlitzöffnung, daß der Werkzeugträger im Bereich seines Außenumfanges eine sich zumindest entlang eines Teils des Außenumfanges erstreckende Verriegelungsnut aufweist, die in der bis zu einem Axialanschlag in die Halteausnehmung eingesteckten Arbeitsstellung des Werkzeugträgers der inneren Schlitzöffnung des FührungsSchlitzes gegenüberliegt, und deren axial tiefer in der Halteausnehmung liegende hintere Nut-

flanke einen Schrägverlauf aufweist, dessen radial tiefer liegender Bereich näher an der Vorderfläche der Werkzeugaufnahme liegt als sein dem Führungsschlitz zugeordneter äußerer Bereich, daß in dem Führungsschlitz ein in dessen Schrägrichtung zwischen einer Freigabestellung und einer Verriegelungsstellung beweglich geführtes zylindrisches Verriegelungselement angeordnet ist, das in der Verriegelungsstellung mit einem Umfangsabschnitt durch die innere Schlitzöffnung hindurch in die Verriegelungsnut des in Arbeitsstellung befindlichen Werkzeugträgers hineinragt und in der Freigabestellung außerhalb dieser Verriegelungsnut zu liegen kommt, daß an der Werkzeugaufnahme ein axial bewegliches Drückelement gelagert ist, das das Verriegelungselement in Richtung der Vorderfläche der Werkzeugaufnahme federnd beaufschlagt, so daß das Verriegelungselement im zugeordneten Führungsschlitz in Richtung seiner Verriegelungsstellung vorgespannt ist, daß an der Werkzeugaufnahme eine Löseelement gelagert ist, mit dem auf das Verriegelungselement eingewirkt werden kann, um es entgegen der Federkraft der federnden Beaufschlagung in die Freigabestellung zu verlagern, und daß die näher zur Vorderfläche der Werkzeugaufnahme liegende schräge vordere Schlitzflanke des Führungsschlitzes steiler verläuft als die hintere Nutflanke der Verriegelungsnut, wodurch das Verriegelungselement in der Verriegelungsstellung zwischen der vorderen Schlitzflanke des Führungsschlitzes und der hinteren Nutflanke der Verriegelungsnut spielfrei eingespannt ist.

Befindet sich nun der Werkzeugträger in der verriegelten Arbeitsstellung, so ist er aufgrund des mindestens einen Verriegelungselements bezüglich der Werkzeugaufnahme derart verspannt,

daß kein Axialspiel mehr auftritt. Das Drückelement sorgt dafür, daß das Verriegelungselement in dem Führungsschlitz in die Verriegelungsstellung bewegt wird, in der das Verriegelungselement nur an der schrägen hinteren Nutflanke der Verriegelungsnut und an der schrägen vorderen Schlitzflanke des FührungsSchlitzes anliegt, während im übrigen kein weiterer druckkraftübertragender Kontakt mit irgendwelchen Nut- bzw. Schlitzflanken vorliegt. Aufgrund der unterschiedlich steilen Flankenneigung wird das Verriegelungselement zwischen den beiderseitigen Flanken verspannt, wobei die vorhandene Differenz des Neigungswinkels zweckmäßigerweise so gewählt wird, daß das Verriegelungselement nach Art einer Selbsthemmung fixiert ist und aufgrund der bei einem Bearbeitungsvorgang zwischen der Werkzeugaufnahme und dem Werkzeugträger wirkenden Kräfte allein nicht in die Freigabestellung gelangt. Das Umschalten in die Freigabestellung erfolgt mittels des vorhandenen Löseelements, mit dem das Verriegelungselement im Sinne einer nach außen gerichteten Schrägbewegung in dem Führungsschiit&zgr; beaufschlagt werden kann. Der Aufbau des Schnellwechselfutters ist bei alledem relativ einfach, auch die Handhabung erfolgt problemlos, da man die Neigungswinkel der Flanken so wählen kann, daß sich die vorhandenen Verriegelungselemente nicht unlösbar zwischen den mit ihnen zusammenwirkenden Schlitz- bzw. Nutflanken verklemmen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Um eine symmetrische Kraftübertragung zu erzielen, empfiehlt es sich, an der Werkzeugaufnahme zwei einander diametral gegenüber-

liegende Führungsschlitze mit je einem Verriegelungselement vorzusehen, denen jeweils eine Verriegelungsnut am Werkzeugträger zugeordnet ist. Jedem Verriegelungselement kann eine eigene separate Verriegelungsnut zugeordnet sein. Möglich ist es ferner, eine nach Art einer umlaufenden Ringnut ausgebildete Verriegelungsnut vorzusehen, mit der sämtliche Verriegelungselemente zusammenwirken .

Um eine optimale Drehmitnahme zwischen der Werkzeugaufnahme und dem in Arbeitsstellung befindlichen Werkzeugträger zu erzielen, ist es von Vorteil, an der axial in die Halteausnehmung hineinweisenden Rückseite des Werkzeugträgers einen exzentrisch angeordneten Axialvorsprung vorzusehen, der in eine komplementäre Axialvertiefung am Grund der Halteausnehmung formschlüssig eintaucht. Eine weitere Möglichkeit wäre die Anbringung eines insbesondere zentral angeordneten polygonförmig konturierten Axialvorsprunges und einer diesem zugeordneten komplementären zentralen Axialvertiefung. Die letztgenannte Anordnung ermöglicht die Übertragung besonders hoher Drehmomente.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Bauform

des erfindungsgemäßen Schnellwechselfutters mit in Arbeitsstellung verriegeltem Werkzeugträger,

Figur 2 einen Querschnitt durch das Schnellwechselfutter aus Figur 1 etwa gemäß Schnittlinie II-II,

Figur 3 eine Seitenansicht der Werkzeugaufnahme des

Schnellwechselfutters aus Figur 1 bei entferntem Werkzeugträger,

Figur 4 den beim Schnellwechselfutter der Figur 1 verwendeten Werkzeugträger ohne Werkzeug in Einzeldarstellung in Seitenansicht,

Figur 5 eine Rückansicht des Werkzeugträgers aus Figur 4 mit Blickrichtung gemäß Pfeil V,

Figur 6 die bei dem Schnellwechselfutter der Figur 1 verwendete Werkzeugaufnahme im Längsschnitt in Einzeldarstellung und ohne die beweglichen Teile der Verriegelungseinrichtung,

Figur 7 eine Vorderansicht der Werkzeugaufnahme aus Figur 6 mit Blickrichtung gemäß Pfeil VII,

Figur 8 ' einen vergrößerten Ausschnitt des Schnellwechselfutters aus Figur 1 im Bereich der Verriegelungseinrichtung, wobei das Verriegelungselement seine Verriegelungsstellung einnimmt,

Figur 9 eine der Figur 8 entsprechende Darstellungsweise, wobei das Verriegelungselement allerdings eine Freigabestellung einnimmt, in der der Werkzeugträ-

*j

ger aus der Werkzeugaufnahme herausziehbar ist,
und

Figur 10 eine modifizierte Bauform des Werkzeugträgers in

einer Rückansicht analog der Darstellung aus Figur 5.

Das beispielsgemäße Schnellwechselfutter 1 umfaßt eine Werkzeugaufnahme 2 mit einer Verriegelungseinrichtung 3, sowie einen
Werkzeugträger 4, der mit einem Bearbeitungswerkzeug 5 ausgestattet ist oder sich mit einem solchen insbesondere lösbar ausstatten läßt.

Die Werkzeugaufnahme 2 verfügt an der Rückseite über einen
Steilkegel 6, der ihre Festlegung im Spannfutter einer nicht näher dargestellten Bearbeitungsmaschine, insbesondere einer Werkzeugmaschine ermöglicht. Dies gestattet beispielsweise einspindlige Bearbeitungen. Anstelle des Steilkegels 6 könnte auch zum
Beispiel eine Gewindebefestigungseinrichtung vorgesehen sein,
die eine Festlegung in einem Bohrkopf ermöglicht.

Das beispielsgemäß vorhandene Bearbeitungswerkzeug 5 ist in eine stirnseitig offene Ausnehmung des Werkzeugträgers 4 passend eingesetzt und dort mittels nicht näher dargestellter Gewindestifte festgeklemmt. Es könnte allerdings auch eingeschrumpft sein.
Möglich wäre auch eine einstückige Ausgestaltung von Werkzeugträger 4 und Bearbeitungswerkzeug 5.

Die Werkzeugaufnahme 2 hat eine zu ihrer dem Bearbeitungswerkzeug 5 zugewandten Vorderfläche 7 hin offene Halteausnehmung 8. Sie ist koaxial in die Werkzeugaufnahme 2 eingebracht und ist beim Ausführungsbeispiel kreiszylindrisch konturiert (vgl. Figur 7) .

Der Werkzeugträger 4 hat einen zur Halteausnehmung 8 komplementär konturierten zylindrischen Befestigungsabschnitt 12 und an dessen Vorderseite einen insbesondere kragenartig ringsumlaufenden Radialvorsprung 13. Der Werkzeugträger 4 läßt sich mit dem Befestigungsabschnitt 12 in die Halteausnehmung 8 soweit einstecken, bis der Radialvorsprung 13 an der einen Axialanschlag 14 bildenden Vorderfläche 7 der Werkzeugaufnahme 2 anliegt. Die Halteausnehmung 8 und der Befestigungsabschnitt 12 sind maßlich derart aufeinander abgestimmt, daß geringstmögliches Radialspiel vorliegt, gleichwohl jedoch ein problemloses Einstecken und Herausziehen des Befestigungsabschnittes 12 möglich ist.

Befindet sich der Werkzeugträger 4 in der aus Figur 1 hervorgehenden, weitestmöglich in die Halteausnehmung 8 eingesetzten bzw. eingesteckten Arbeitsstellung, steht er mit der Werkzeugaufnahme 2 in drehfester Verbindung bzw. in Drehmitnahmeverbindung. Hierzu ist beispielsgemäß an der dem Grund 15 der Halteausnehmung 8 zugewandten Rückseite 16 des Werkzeugträgers 4 ein vorzugsweise kreiszylindrisch konturierter Axialvorsprung 17 exzentrisch bzw. außermittig angeordnet (vgl. Figur 5). Er greift in eine in den vorgenannten Grund 15 eingelassene komplementäre Axialvertiefung 18 (vgl. Figur 7) ein, deren Zentrum ebenfalls außermittig bezüglich der Längsachse 22 der Halteausnehmung 8

angeordnet ist. Aufgrund der Exzentrizität ergibt sich ein gewisser Hebel, der die Drehmitnahme bewirkt.

Für die Übertragung hoher Drehmomente kann die Exzenterverbindung eventuell nicht genug belastbar sein. In diesem Falle empfiehlt es sich, an der Rückseite 16 anstelle des exzentrischen Axialvorsprunges 17 einen zentralen Axialvorsprung 17' vorzusehen, der polygonförmig konturiert ist. Dies ist in Figur 5 strichpunktiert angedeutet. Es versteht sich, daß in diesem Falle am Grund 15 eine komplementäre polygonförmig konturierte Axialvertiefung vorgesehen ist.

In Figur 7 erkennt man auch eine in den Grund 15 eingelassene und die Axialvertiefung 18 seitlich anschneidende Kühlmitteltasche 21, die mit einem den Steilkegel 6 durchziehenden Kühlmittelkanal 20 kommuniziert.

Aus Figur 10 geht eine weitere alternative Bauform des Werkzeugträgers 4 hervor, bei der der schaftförmige Befestigungsabschnitt 12 in dem in die Halteausnehmung 8 eingesteckten Bereich insgesamt polygonförmig konturiert ist. Zweckmaßigerweise wird die sogenannte Polygonform P3G verwendet, deren Kontur drei Scheitelbereiche 57 aufweist. Die Halteausnehmung 8 ist in diesem Falle komplementär polygonförmig konturiert, so daß im eingesteckten Zustand des Befestigungsabschnittes 12 eine drehfeste Verbindung vorliegt. In diesem Falle kann auf einen Axialvorsprung 18 der beschriebenen Art verzichtet werden.

Die Werkzeugaufnahme 2 ist über die Länge der Halteausnehmung 8 hülsenartig gestaltet, wobei sie im Bereich des Außenumfanges mehrfach abgestuft ist. In dem sich an die Vorderfläche 7 anschließenden Bereich dieser hülsenförmigen Partie 23 ist die erwähnte Verriegelungseinrichtung 3 vorgesehen.

Die Verriegelungseinrichtung 3 umfaßt beispielsgemäß zwei an einander diametral gegenüberliegenden Stellen der hülsenförmigen Partie 23 vorgesehene Führungsschlitze 24. Sie erstrecken sich quer und insbesondere rechtwinkelig zur Längsachse 22, wobei sie insbesondere parallel zur einer Tangente an die Halteausnehmung 8 ausgerichtet sind. Die in Umfangsrichtung 25 der Werkzeugaufnahme 2 gemessene Umfangserstreckung beider Führungsschlitze 24 ist beim Ausführungsbeispiel jeweils geringer als 180°. Bei den Führungsschlitzen 24 handelt es sich um Schrägschlitze, d.h. sie verlaufen bezüglich einer rechtwinkelig zur Längsachse 24 ausgerichteten Radialebene 26 schräg bzw. geneigt, wobei die in Figur 6 eingetragene Schrägrichtung 27 so gewählt ist, daß eine jeweilige äußere Schlitzöffnung 3 0 mit größerem Abstand zu der Vorderfläche 7 zu liegen kommt, als die nach radial innen zur Halteausnehmung 8 ausmündende innere Schlitzöffnung 31.

Vorzugsweise verlaufen die beiden Schlitzflanken 32, 33 eines jeweiligen FührungsSchlitzes 24 parallel zueinander. In jedem Führungsschlitz 24 liegt sodann ein kreiszylindrisch konturiertes, zum Beispiel auch als Nadel oder Zylinderrolle bezeichenbares Verriegelungselement 34, wobei der Abstand zwischen den beiden Schlitzflanken 22, 23 und der Durchmesser des zugeordneten Verriegelungselementes 34 derart aufeinander abgestimmt sind,

daß das Verriegelungselement 34 in der erwähnten Schrägrichtung 27 hin und her bewegbar von den Schlitzflanken 32, 33 geführt ist. Man kann die Abstimmung so treffen, daß die Verriegelungselemente 34 in den Führungsschlitzen 24 in Schrägrichtung 27 abrollen können.

Die beim Ausführungsbeispiel vorhandenen beiden Verriegelungselemente 34 sind parallel zueinander ausgerichtet und verlaufen parallel zu Tangenten an die Halteausnehmung 8.

Jedem Führungsschlitz 24 ist am Werkzeugträger 4 eine im Bereich des Außenumfanges seines schaftförmigen Befestigungsabschnittes 12 ausgebildete Verriegelungsnut 35 zugeordnet. Beispielsgemäß sind zwei voneinander getrennte Verriegelungsnuten 35 vorhanden, die an einander diametral gegenüberliegenden Stellen außen am Befestigungsabschnitt 12 eingearbeitet sind. Nimmt der Werkzeugträger 4 seine in die Werkzeugaufnahme 2 eingesteckte Arbeitsstellung ein (Figur 1), liegt jeweils eine der beiden Verriegelungsnuten 35 einer inneren Schlitzöffnung 31 des einen der beiden Führungsschiitze 24 radial gegenüber (vgl. Figuren 1, 8 und 9). Die exakte Lagezuordnung ist aufgrund einer entsprechenden Ausrichtung der Verriegelungsnuten 35 bezüglich dem exzentrischen Axialvorsprung 17 gewährleistet. Die beiden Verriegelungsnuten 35 sind Quernuten, die, in Vorderansicht des Schnellwechselfutters 1 gesehen, parallel zu den Führungsschlitzen 24 ausgerichtet sind. Sie erstrecken sich wie die letzteren nur über einen Teil des Umfanges des Werkzeugträgers 4.

Im Falle der in Figur 10 angedeuteten Bauform ist es zweckmäßig, die jeweils vorhandene querverlaufende Verriegelungsnut 35 in einem der Scheitelbereiche 5 7 vorzusehen. Vorzugsweise befindet sich in jedem Scheitelbereich 57 eine Verriegelungsnut 35, so daß beispielsgemäß drei Stück vorhanden sind, wobei die nicht dargestellte Werkzeugaufnahme 2 in entsprechender Umfangsverteilung eine entsprechende Anzahl von Führungsschlitzen 24 aufweist .

An die Stelle mehrerer voneinander getrennter Verriegelungsnuten 35 wie beim Ausführungsbeispiel, könnte auch eine als umlaufende Ringnut ausgestaltete einzige Verriegelungsnut vorgesehen sein, die in der Arbeitsstellung des Werkzeugträgers 4 allen Führungsschlitzen 24 gemeinsam zugeordnet ist.

Jede Verriegelungsnut 35 weist an ihrer in Arbeitsstellung axial tiefer in der Halteausnehmung 8 liegenden hinteren Nutflanke 36 einen Schrägverlauf 37 auf, dessen radial tiefer liegender Bereich näher an der Vorderfläche 7 bzw. an dem Radialvorsprung 13 liegt, als sein dem zugeordneten Führungsschlitz 24 benachbarter, radial weiter außen liegender äußerer Bereich. Die gegenüberliegende vordere Nutflanke 38 kann entgegengesetzt geneigt sein, obgleich ihr Verlauf beliebig ist, da sie an der Verriegelung nicht mitwirkt.

Auf dem sich axial in Richtung des Steilkegels 6 an die Führungsschlitze 24 anschließenden Abschnitt der hülsenförmigen Partie 23 ist koaxial ein ringförmig ausgebildetes Druckelement 42 axial beweglich gelagert. Es wird von einer Federanordnung 43

axial in Richtung der Vorderfläche 7 beaufschlagt. Die Federanordnung 43 besteht beim Ausführungsbeispiel aus einer als Schraubenfeder ausgebildeten Druckfeder 44, die gegen die Rückseite des Drückelementes 42 arbeitet und sich andererseits an einem an der Werkzeugaufnahme 2 vorgesehenen Anschlag 49 abstützt. Das Drückelement 42 seinerseits beaufschlagt die Verriegelungselemente 34 ebenfalls in Richtung der Vorderfläche 7. Aufgrund dieser Beaufschlagung werden die Verriegelungselemente 34 in Richtung einer aus Figuren 1, 2 und 8 hervorgehenden Verriegelungsstellung vorgespannt.

In der Verriegelungsstellung ragt ein jeweiliges Verriegelungselement 35 mit einem Umfangsabschnitt 41 (vgl. Figuren 2 und 8) durch die innere Schlitzöffnung 31 hindurch in die zugeordnete Verriegelungsnut 35 des in Arbeitsstellung befindlichen Werkzeugträgers 4 hinein. Die Verriegelungsstellung wird durch die gleichzeitige Anlage eines jeweiligen Verriegelungselementes 34 an der hinteren Nutflanke 36 der Verriegelungsnut 35 und der vorderen Schlitzflanke 32 des FührungsSchlitzes 24 vorgegeben. Die Tiefe der Verriegelungsnut 35 ist so zu wählen, daß das Verriegelungselement 34 an diesen beiden Flanken 36, 32 zur Anlage kommt, bevor andere Nutflächenabschnitte berührt werden.

Da der Einsteckweg des Werkzeugträgers 4 durch die gegenseitige Anlage des Radialvorsprunges 13 und des Axialanschlages 14 begrenzt ist, bewirken die in der Verriegelungsstellung befindlichen Verriegelungselemente 34 ein axiales Verspannen zwischen dem Werkzeugträger 4 und der Werkzeugaufnahme 2. Diese Verspannung ist spielfrei, weil die hintere Nutflanke 36 mit

Bezug zur Längsachse 22 eine geringere Neigung aufweist (Neigungswinkel ß), als die schräge vordere Schlitzflanke 32 {Neigungswinkel a) des Führungsschlitzes 24. Es versteht sich, daß die axiale Relativposition zwischen den genannten Flanken 36, 32 untereinander und in Bezug auf den Radialvorsprung 13 und den Axialanschlag 14 so abgestimmt sind, daß sie im Längsschnitt gemäß Figuren 8 und 9 gesehen einen sich in Schrägrichtung 27 nach innen verjüngenden Spalt begrenzen, der in den mit dem zugeordneten Verriegelungselement 34 vorgesehenen Kontaktbereichen enger ist als der Durchmesser des Verriegelungselementes 34 selbst.

Beim Ausführungsbeispiel wird das Drückelement 42 lediglich zur Gewährleistung einer korrekten Sehaltfunktion der Verriegelungselemente 34 benötigt, also um die Verriegelungselemente 34 in die aus Figur 8 hervorgehende Verriegelungsstellung zu verbringen. Ist eine Verriegelungsstellung erst einmal erreicht, behält ein jeweiliges Verriegelungselement 34 die Verriegelungsstellung auch ohne die Drückkraft des Drückelementes 42 bei, weil der Winkelunterschied &ggr; zwischen den mit der Längsachse 22 oder hierzu parallelen Achsen eingeschlossenen Neigungswinkeln &agr;, &bgr; der beiden Flanken 32, 36 vorzugsweise so gewählt ist, daß Selbsthemmung eintritt. Die Winkeldifferenz &ggr; zwischen dem Neigungswinkel &agr; der vorderen Schlitzflanke 32 und dem Neigungswinkel &bgr; der hinteren Nutflanke 36 ist beim Ausführungsbeispiel kleiner als der Reibwinkel p, der sich aus dem tan &mgr; ermitteln läßt, wobei &mgr; der Reibfaktor ist. Beim Ausführungsbeispiel liegt die Winkeldifferenz bei einem berechneten Reibwinkel von &rgr; = 5,7 im

Bereich von 5°. In Figuren 8 und 9 sind die Winkeldifferenzen zur besseren Übersichtlichkeit übertrieben eingezeichnet.

Wie sich aus Figur 2 ergibt, werden die Verriegelungselemente 34 beim Ausführungsbeispiel an ihren über den jeweiligen Führungsschlitz 24 hinausragenden stirnseitigen Endbereichen 45 von dem ringförmigen Drückelement 42 beaufschlagt. Die axiale Länge der Verriegelungselemente 34 ist also so gewählt, daß sie in jeder ihrer möglichen Stellungen mit ihren Endbereichen ein Stück weit radial über die Werkzeugaufnahme 2 hinausragen und dort von dem Drückelement 42 beaufschlagbar sind.

Vorteilhafterweise hat das Drückelement 42 auch eine Führungsfunktion in Bezug auf die Verrxegelungselemente 34, indem es deren Position quer zur Längsachse 22, d.h. in Längsrichtung des jeweiligen Führungsschlitzes 24 vorgibt. Das Drückelement 42 hat zu diesem Zweck in dem einen jeweiligen Führungsschlitz 24 zugeordneten Umfangsbereich an seiner zur Vorderfläche 7 weisenden Vorderseite eine fensterähnliche Führungsausnehmung 46, die von zueinander parallelen und in Umfangsrichtung 25 beabstandet zueinander angeordneten Begrenzungsflanken 47 seitlich begrenzt wird. Der Abstand der beiden Begrenzungsflanken 47 ist auf die axiale Länge des zugeordneten Verriegelungselementes 34 abgestimmt, so daß dieses in seiner Axialrichtung fixiert ist, wobei allerdings soviel Spiel gelassen wird, daß die Umschaltbewegung zwischen der Verrxegelungsstellung und der Freigabestellung nicht behindert wird.

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Es kann empfehlenswert sein, das Drückelement 42 unverdrehbar an der Werkzeugaufnahme 2 anzuordnen. Zu diesem Zweck ist beim Ausführungsbeispiel in den Außenumfang der Werkzeugaufnahme 2 eine Kugel 50 eingelassen, an der das Drückelement 42 mit einer sich in Axialrichtung erstreckenden Führungsnut läuft.

Um die Verriegelungselemente 34 in die ein Entnehmen des eingesteckten Werkzeugträgers 4 erlaubende Freigabestellung zu verbringen, ist an der Werkzeugaufnahme 2 ein Löseelement 48 angeordnet. Es ist beispielsgemäß ringförmig ausgebildet und sitzt auf dem axial zwischen den äußeren Schlitzöffnungen 3 0 und der Vorderfläche 7 befindlichen Abschnitt der hülsenförmigen Partie 23. Wie das Drückelement 42 wirkt es mit den Endbereichen 45 der Verriegelungselemente 34 zusammen, nur eben von der entgegengesetzten Richtung her. Ein am Außenumfang der hülsenförmigen Partie 23 im Bereich der Vorderfläche 7 angeordneter Sicherungsring 51 hält das Löseelement 48 unverlierbar auf der Werkzeugaufnahme 2.

Das Löseelement 48 ist an der Werkzeugaufnahme 2 axial verschiebbar gelagert. In der Verriegelungsstellung der Verriegelungselemente 34 wird es von diesen in der aus Figur 8 ersichtlichen Grundstellung gehalten. Zum Entriegeln des Werkzeugträgers 4 wird das Löseelement 48 manuell aus der Grundstellung (Figur 8) axial in Richtung der äußeren Schlitzöffnungen 30 bzw. des Drückelementes 42 in die aus Figur 9 ersichtliche Lösestellung verlagert. Dabei erfahren die Verriegelungselemente 34 eine der Kraft des Drückelementes 42 entgegengesetzt gerichtete Beaufschlagung, was aufgrund des Schrägverlaufs der Führungs-

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schlitze 24 dazu führt, daß die Verriegelungselemente 34 in Schrägrichtung 2 7 gemäß Pfeil 52 in die Freigabestellung gelangen. Läßt man das Löseelement 48 anschließend wieder los, schnappen die Verriegelungselemente 34 infolge der ständigen Beaufschlagung durch das Druckelement 42 selbsttätig in die Verriegelungsstellung gemäß Figur 8 zurück, wobei auch das Löseelement 48 in die Grundstellung zurückkehrt.

Prinzipiell könnten das Löseelement 48 und das Drückelement 42 an einem gemeinsamen Bauteil vorgesehen sein. Beispielsgemäß handelt es sich jedoch um unabhängig voneinander verschiebbare separate Bauelemente.

Um eine Verschmutzung der Verriegelungselemente 34 sowie des Drückelementes 42 und der Federanordnung 43 zu vermeiden, weist das Löseelement 48 beim Ausführungsbeispiel an seiner der Vorderfläche 7 abgewandten Rückseite einen hülsenartigen Fortsatz 53 auf, der gemeinsam mit der Werkzeugaufnahme 2 einen ringförmigen Schutzraum 54 begrenzt, der das Drückelement 42 und die Federanordnung 43 aufnimmt und auch die äußeren Schlitzöffnungen 3 0 überdeckt. Das nach rückwärts gewandte freie Ende des hülsenartigen Fortsatzes 53 kann dabei auf einem außen zylindrisch konturierten Führungsfortsatz 55 der Werkzeugaufnahme 2 gleiten.

Das Schnellwechselfutter ist vor allem für den Einsatz an Werkzeugmaschinen geeignet, wo es einen raschen Werkzeugwechsel ermöglicht. In erster Linie ist es für Bohr- und Senkoperationen entwickelt, doch eignet es sich ohne weiteres auch beispiels-

weise für Fräsbearbeitungen in Stahl, Sphäroguß, Grauguß, Nichteisenmetallen und Aluminiumlegierungen.

Claims (14)

G 16 697 - lens 20. April 1994 Joachim-Andreas Wozar, Weidenwea 2, 73733 Esslinaen Schnellwechselfutter Ansprüche

1. Schnellwechselfutter, mit einer an einer Maschine festlegbaren Werkzeugaufnahme, und mit einem als Einsatz ausgebildeten in einer zur Vorderfläche offenen Halteausnehmung der Werkzeugaufnahme bezüglich, dieser lösbar drehfest und axial unbeweglich festlegbaren Werkzeugträger, an dem ein Werkzeug vorgesehen oder anbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugaufnahme (2) im Bereich der Halteausnehmung (8) mindestens einen querverlaufenden Führungsschlitz (24) aufweist, der bezüglich einer Radialebene (26) schräg verläuft, wobei seine radial außen liegende äußere Schlitzöffnung (3 0) weiter von der Vorderfläche (7) der Werkzeugaufnahme (2) entfernt ist als seine nach radial innen zur Halteausnehmung (8) offene innere Schlitzöffnung (31),

daß der Werkzeugträger (4) im Bereich seines Außenutnfanges eine sich zumindest entlang eines Teils des Außenumfanges erstreckende Verriegelungsnut (35) aufweist, die in der bis zu einem Axialanschlag (14) in die Halteausnehmung (8) eingesteckten Arbeitsstellung des Werkzeugträgers (4) der inneren Schlitzöffnung

(31) des FührungsSchlitzes (24) gegenüberliegt, und deren axial tiefer in der Halteausnehmung (8) liegende hintere Nutflanke

(36) einen Schrägverlauf (37) aufweist, dessen radial tiefer liegender Bereich näher an der Vorderfläche (7) der Werkzeugaufnahme (2) liegt als sein dem Führungsschlitz (24) zugeordneter äußerer Bereich, daß in dem Führungsschlitz (24) ein in dessen Schrägrichtung (27) zwischen einer Freigabestellung (Figur 9) und einer Verriegelungsstellung (Figur 8) beweglich geführtes zylindrisches Verriegelungselement (34) angeordnet ist, das in der Verriegelungsstellung mit einem Umfangsabschnitt

(41) durch die innere Schlitzöffnung (31) hindurch in die Verriegelungsnut (35) des in Arbeitsstellung befindlichen Werkzeugträgers (4) hineinragt und in der Freigabestellung außerhalb dieser Verriegelungsnut (35) zu liegen kommt, daß an der Werkzeugaufnahme (2) ein axial bewegliches Druckelement (42) gelagert ist, das das Verriegelungselement (34) in Richtung der Vorderfläche (7) der Werkzeugaufnahme (2) federnd beaufschlagt, so daß das Verriegelungselement (34) im zugeordneten Führungsschlitz (24) in Richtung seiner Verriegelungsstellung vorgespannt ist, daß an der Werkzeugaufnahme (2) ein Löseelement (48) gelagert ist, mit dem auf das Verriegelungselement (34) eingewirkt werden kann, um es entgegen der Federkraft der federnden Beaufschlagung in die Freigabestellung zu verlagern, und daß die näher zur Vorderfläche (7) der Werkzeugaufnahme (2) liegende

schräge vordere Schlitzflanke (32) des FührungsSchlitzes (24) steiler verläuft als die hintere Nutflanke (36) der Verriegelungsnut (35), wodurch das Verriegelungselement (34) in der Verriegelungsstellung zwischen der vorderen Schlitzflanke (32) des Führungsschlitzes (24) und der hinteren Nutflanke (36) der Verriegelungsnut (35) spielfrei eingespannt ist.

2. Schnellwechselfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Werkzeugaufnahme (2) zwei einander diametral gegenüberliegende Führungsschlitze (24) mit je einem Verriegelungselement (34) vorgesehen sind, denen jeweils eine Verriegelungsnut (35) am Werkzeugträger (4) zugeordnet ist.

3. Schnellwechselfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsnut (35) eine umlaufende Ringnut ist, die bei mehreren Führungsschlitzen (24) mit jedem Verriegelungselement (34) zusammenarbeitet.

4. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der Neigungswinkel {a, ß) der vorderen Schlitzflanke (32) und der hinteren Nutflanke (38) kleiner ist als der Reibwinkel (p) (wobei &rgr; = tan &mgr;, wobei &mgr; der Reibfaktor ist), so daß das in Verriegelungsstellung befindliche Verriegelungselement (34) vorzugsweise durch Selbsthemmung zwischen der vorderen Schlitzflanke (32) und der hinteren Nutflanke (36) festgelegt ist.

5. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden schrägen Schlitzflanken

(32, 33) eines jeweiligen FührungsSchlitzes (24) parallel zueinander verlaufen.

6. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein jeweiliger Führungsschlitz (24) parallel zu einer Tangente an die Halteausnehmung (8) verläuft.

7. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Drückelement (42) ringförmig ausgebildet ist und ein jeweiliges Verriegelungselement (34) an seinen über den Führungsschlitz (24) hinausragenden Endbereichen (45) beaufschlagt.

8. Schnellwechselfutter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Drückelement (42) für jedes Verriegelungselement (34) an seiner zur Vorderfläche (7) der Werkzeugaufnahme (2) weisenden Vorderseite eine Führungsausnehmung (46) aufweist, zwischen deren beiden seitlichen Begrenzungsflanken (47) das zugeordnete Verriegelungselement (34) lagefixiert ist.

9. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur federnden Beaufschlagung des Drückelementes (42) eine sich axial zwischen den Drückelementen (42) und einem werkzeugaufnahmefesten Anschlag (49) abstützende Druckfeder (44) oder sonstige Federanordnung (43) vorgesehen ist, die zweckmäßigerweise als Schraubenfeder ausgebildet ist.

10. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Löseelement (48) ringförmig ausge-

bildet und an der Werkzeugaufnahme (2) axial verschiebbar geführt gelagert ist, wobei es beim in Richtung der vorhandenen Führungsschlitze (24) erfolgenden Verschieben gegen die über den jeweiligen Führungsschlitz (24) hinausragenden Endbereiche (45) eines jeweiligen Verriegelungselementes (34) arbeitet.

11. Schnellwechselfutter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Drückelement (42) an seiner der Vorderfläche (7) der Werkzeugaufnahme (2) abgewandten Rückseite einen hülsenartigen Fortsatz (53) aufweist, der einen das Drückelement (42) und eine eventuell vorhandene Druckfeder (44) aufnehmenden Schutzraum (54) begrenzt.

12. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteausnehmung (8) und der Werkzeugträger (4) an den ineinander eingesetzten Abschnitten kreiszylindrisch konturiert sind, wobei der Werkzeugträger (4) an seiner axial in die Halteausnehmung (8) hineinweisenden Rückseite (16) einen exzentrisch angeordneten Axialvorsprung (17) aufweist, der in eine komplementäre Axialvertiefung (18) am Grund (15) der Halteausnehmung (8) eintaucht.

13. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteausnehmung (8) und der Werkzeugträger (4) an den ineinander eingesetzten Abschnitten kreiszylindrisch konturiert sind, wobei der Werkzeugträger (4) an seiner axial in die Halteausnehmung (8) hineinweisenden Rückseite (16) einen polygonförmig konturierten Axialvorsprung (17')

aufweist, der in eine komplementäre Axialvertiefung am Grund
(15) der Halteausnehmung (8) eintaucht.

14. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteausnehmung (8) und der Werkzeugträger (4) an den ineinander eingesetzten Abschnitten polygonförmig konturiert sind, zweckmäßigerweise in der Form P3G,
wobei eine jeweilige querverlaufende Verriegelungsnut (35) vorzugsweise an einem der Scheitelbereiche (57) des Polygonprofils eingebracht ist und wobei zweckmaßigerweise an jedem Scheitelbereich (57) eine Verriegelungsnut (35) vorgesehen ist.