DE3136149A1 - Steep-taper tool holder - Google Patents
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Abstract
Description
Steilkegel-WerkzeughalterSteep taper tool holder
Die Erfindung betrifft einen Steilkegel-Werkzeughalter, mit einem endseitig einen Kegelschaft bildenden Gehäuse, einem Mehrbackenfutter, dessen dem Kegelschaft axial gegenüberliegende, um die Kegelachse herum angeordnete Spannbacken entlang aufeinander zu geneigter Führungsflächen des die Spannbacken umschließenden Gehäuses radial zueinander bewegbar sind und mit einem (ersten) Spindeltrieb, dessen an den Spannbacken angreifendes, axial bewegbares Gewindeelement in Gewindeeingriff mit einem am Gehäuse axial abgestützten Gewindeelement steht und mittels einer an einem der Gewindeelemente angreifenden Drehhandhabe axial verstellbar ist.The invention relates to a steep-taper tool holder with a the end of a taper shank-forming housing, a multi-jaw chuck whose the Conical shaft axially opposite clamping jaws arranged around the cone axis along guide surfaces which are inclined towards one another and which surround the clamping jaws Housing can be moved radially to one another and with a (first) spindle drive whose axially movable threaded element engaging the clamping jaws in threaded engagement with a threaded element axially supported on the housing and by means of a one of the threaded elements engaging rotary handle is axially adjustable.
Derartige Steilkegel-Werkzeughalter werden insbesondere bei numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen zum Spannen von Bohrern benutzt. Die Mehrbackenfutter dieser Werkzeughalter sind herkömmlich ausgebildet, das heißt sie weisen einen außenliegenden, drehbaren Zahnkranz auf, dessen Drehbewegung über den Spindeltrieb auf die Spannbacken übertragen wird. Zum Spannen ist ein radial in das Mehr- backenfutter einsteckbarer Zahnschlüssel vorgesehen, der mit dem außenliegenden Zahnkranz kämmt. Um derartige Mehrbackenfutter mit der für hohe Zerspannungsleistung erforderlichen hohen Spannkraft zu spannen, ist ein großer Kraftaufwand erforderlich. Vielfach werden die für ein sicheres Spannen erforderlichen Spannkräfte nicht erreicht, so daß der Fräser bzw. Bohrer im Betrieb rutscht und beschädigt wird.Such steep-taper tool holders are particularly numerical in controlled machine tools for clamping drills. The multi-jaw chuck these tool holders are conventional, that is, they have an external, rotatable ring gear, its rotary movement via the spindle drive on the clamping jaws is transmitted. For clamping, a radially inserted chuck Insertable tooth wrench is provided, which meshes with the external toothed ring. To such multi-jaw chucks with the necessary for high cutting performance To clamp a high clamping force, a great deal of force is required. Multiple if the clamping forces required for secure clamping are not achieved, see above that the milling cutter or drill slips and is damaged during operation.
Aus dem deutschen Patent 20 51 119 ist ein Maschinenschraubstock bekannt, dessen beweglicher Backen über zwei von einer gemeinsamen Antriebskurbel betätigbare, parallel wirkende Spindeltriebe gegen einen festen Backen bewegt werden kann. Der erste Spindeltrieb hat eine fest mit der Kurbel verbundene Gewindespindel, die in eine mit dem feststehenden Backen verbundene Gewindemutter geschraubt ist. Der zweite Spindeltrieb hat eine fest mit der Antriebskurbel verbundene Spindelmutter, in die eine zusätzlich über eine Drehmomentkupplung mit der Kurbel gekuppelte Gewindespindel geschraubt ist. Die Gewindespindel des zweiten Spindeltriebs wirkt über einen hydraulischen Kraftverstärker auf den beweglichen Backen. Solange sich der bewegliche Backen frei verschieben kann, wird er über den ersten Spindeltrieb im Schnellgang verstellt. Läuft der bewegliche Backen auf den zu spannenden Gegenstand auf, so rastet die Drehmomentkupplung aus und der bewegliche Backen wird über den hydraulischen Kraftverstärker von dem zweiten Spindeltrieb aus angetrieben.From the German patent 20 51 119 a machine vice is known, its movable jaws via two actuated by a common drive crank, spindle drives acting in parallel can be moved against a fixed jaw. Of the The first spindle drive has a threaded spindle that is permanently connected to the crank and is inserted into a threaded nut connected to the fixed jaw is screwed. The second Spindle drive has a spindle nut firmly connected to the drive crank, into which a threaded spindle additionally coupled to the crank via a torque coupling is screwed. The threaded spindle of the second spindle drive works via a hydraulic one Power amplifier on the movable jaws. As long as the movable jaw is free can move, it is adjusted over the first spindle drive in high speed. If the movable jaw hits the object to be clamped, the locks Torque clutch off and the movable jaw is controlled by the hydraulic booster driven by the second spindle drive.
Eine solche Konstruktion hat relativ große Abmessungen. Darüber hinaus verschiebt sich die Antriebskurbel zusammen mit dem beweglichen Backen.Such a construction has relatively large dimensions. Furthermore the drive crank moves together with the movable jaw.
Aufgabe der Erfindung ist es, den eingangs näher erläuterten Steilkegel-Werkzeughalter so zu verbessern, daß trotz räumlich beengter konstruktiver Verhältnisse das Mehrbackenfutter rasch und mit im Verhältnis zur Betätigungskraft sehr hoher Spannkraft gespannt werden kann.The object of the invention is to provide the steep-taper tool holder explained in more detail at the beginning to be improved in such a way that the multi-jaw chuck can be used in spite of the spatially cramped structural conditions Clamped quickly and with a very high clamping force in relation to the actuating force can be.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das axial abgestützte Gewindeelement des ersten Spindeltriebs ein am Gehäuse drehbar aber axial fest abgestützte Lagerteil sowie ein drehfest aber in Richtung der Kegelachse verschiebbar mit dem Lagerteil verbundenes und in Gewindeeingriff mit dem axial bewegbaren Gewindeelement des ersten Spindeltriebs stehendes Gewindeteil aufweist, daß an dem Lagerteil in drehfester Antriebsverbindung mit der Drehhandhabe stehender Schubtrieb gehalten ist, welcher die Drehbewegung der Drehhandhabe in eine bezogen auf die Schubkraft des Spindeltriebs kraftverstärkte, axial auf das Gewindeteil des Spindeltriebs einwirkende Schubkraft umsetzt und daß die Drehhandhabe mit dem Lagerteil über eine oberhalb eines vorgegebenen Drehmoments ausrückende Drehmomentkupplung verbunden ist.This object is achieved in that the axial but supported threaded element of the first spindle drive is rotatable on the housing axially firmly supported bearing part as well as a non-rotatable but in the direction of the cone axis slidably connected to the bearing part and in threaded engagement with the axially movable threaded element of the first spindle drive has a standing threaded part, that standing on the bearing part in a non-rotatable drive connection with the rotary handle Thrust drive is held, which is related to the rotary movement of the rotary handle in a on the thrust of the spindle drive, axially on the threaded part of the spindle drive acting thrust and that the rotary handle with the Bearing part via a torque clutch disengaging above a predetermined torque connected is.
Bei einem derartigen Steilkegel-Werkzeughalter läßt sich das Mehrbackenfutter rasch über einen großen Spannbereich verstellen. Trotzdem werden in der Spannstellung außerordentlich große Spannkräfte auf den Schaft des zu spannenden Werkzeugs ausgeübt, so daß selbst Fräser gespannt werden können, für die bei herkömmlichen Steilkegel-Werkzeughaltern bisher fein abgestufte Spannhülsen oder dergleichen eingesetzt werden mußten.With such a steep-taper tool holder, the multi-jaw chuck can be adjusted quickly over a large clamping range. Still in the cocked position extraordinarily large clamping forces exerted on the shank of the tool to be clamped, so that even milling cutters can be clamped for conventional steep-taper tool holders previously finely graduated clamping sleeves or the like had to be used.
Die Drehhandhabe wirkt in zweifacher Weise auf den Spindeltrieb. In einer ersten Antriebsverbindung ist sie über die Drehmomentkupplung mit dem axial festen Lagerteil des drehbaren Gewindeelements des Spindeltriebs verbunden. Solange die Spannbacken nicht an den Schaft des zu spannenden Werkzeugs, beispielsweise des Bohrers oder Fräsers stoßen, wird der Spindeltrieb direkt von der Drehhandhabe angetrieben.The rotary handle acts in two ways on the spindle drive. In a first drive connection it is via the torque coupling with the axial fixed bearing part of the rotatable threaded element of the spindle drive connected. So long the clamping jaws not on the shank of the tool to be clamped, for example of the drill or milling cutter, the spindle drive is taken directly from the rotary handle driven.
Die zweite Antriebsverbindung erfolgt kraftverstärkt über den Schubtrieb unter Umgehung des Spindeltriebs. Sobald die Spannbacken gegen den Widerstand des Werkzeugschafts stoßen, rastet die Drehmomentkupplung aus und der Schubtrieb verschiebt das axial bewegliche Gewindeteil des Spindeltriebs ohne Drehbewegung der Gewindeelemente relativ zueinander Da die Gewindeelemente des Spindeltriebs in dieser Spannphase nicht gegeneinander verdreht werden müssen, werden die Spannkräfte nicht durch Drehreibungskräfte Und dergleichen gemindert.The second drive connection is made with increased force via the thrust drive bypassing the spindle drive. As soon as the jaws against the resistance of the The tool shank, the torque clutch disengages and the thrust drive moves the axially movable threaded part of the spindle drive without rotating the threaded elements relative to each other Since the threaded elements of the spindle drive are in this clamping phase do not have to be rotated against each other, the clamping forces not diminished by rotational friction and the like.
Der Schubtrieb ist bevorzugt als Wendelflächengetriebe ausgebildet, wobei die Kraftverstärkung entweder dadurch erreicht wird, daß die axiale Wendelflächensteigung des Wendelflächengetriebes kleiner als die Gewindesteigung des Spindeltriebs ist oder aber, daß zwischen das Wendelflächengetriebe und das axial verschiebbare Gewindeteil des Spindeltriebs ein zusätzlicher Kraftverstärker geschaltet ist. Zwischen den gegeneinander verdrehbaren Elementen des Wendelflächengetriebes können, insbesondere, wenn kein Kraftverstärker benutzt wird, zur Reibungsminderung Rollkörper oder dergleichen angeordnet sein.The thrust drive is preferably designed as a helical surface gear, the force amplification being achieved either by the axial pitch of the helical surface of the helical surface gear is smaller than the thread pitch of the spindle drive or that between the helical surface gear and the axially displaceable threaded part of the spindle drive an additional power amplifier is connected. Between mutually rotatable elements of the helical surface gear can, in particular, if no booster is used, rolling elements or the like to reduce friction be arranged.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Wendelflächengetriebe als (zweiter) Spindeltrieb ausgebildet, welcher ein am Lagerteil axial abgestütztes Gewindeelement und ein in Gewindeeingriff mit diesem Element stehendes, in Richtung der Kegelachse bewegbares Gewindeelement aufweist.In a preferred embodiment, the helical surface gear is designed as a (second) spindle drive, which is axially supported on the bearing part Threaded element and one standing in thread engagement with this element, in the direction the cone axis has movable threaded element.
Der axiale Hub der Spannbacken entspricht im wesentlichen dem Hub des ersten Spindeltriebs. Da die Drehhandhabe mit dem axial feststehenden Lagerteil des ersten Spindeltriebs verbunden ist, ist die Hubbewegung der Drehhandhabe ausschließlich vom Hub des zweiten Spindeltriebs abhängig und damit gering, was das Spannen erleichtert.The axial stroke of the clamping jaws essentially corresponds to the stroke of the first spindle drive. Since the rotary handle with the axially fixed bearing part of the first spindle drive is connected, the lifting movement of the rotary handle is exclusive depends on the stroke of the second spindle drive and is therefore low, which makes clamping easier.
Der zweite Spindeltrieb und die Drehhandhabe sind bevorzugt auf der dem Kegelschaft axial zugewandten Seite des Kraftverstärkers angeordnet, so daß der innerhalb des Kegelschafts verfügbare Platz ebenfalls ausgenutzt werden kann.The second spindle drive and the rotary handle are preferably on the the cone shaft axially facing side of the booster arranged so that the space available within the taper shank can also be used.
Die Drehhandhabe ist zweckmäßigerweise von der Kegelschaftstirnseite her axial zugänglich und trägt Schlüsselflächen, beispielsweise Inbusschlüsselflächen für einen von der Kegelschaftstirnseite her einsteckbaren Schlüssel.The rotary handle is expediently from the taper shank face axially accessible and carries wrench surfaces, for example Allen wrench surfaces for a key that can be inserted from the face of the taper shank.
Der zweite Spindeltrieb hat bevorzugt eine fest am Lagerteil gehaltene Spindelmutter und einen drehfest mit der Drehhandhabe verbundene Gewindespindel. Dies hat den Vorteil, daß der zweite Spindeltrieb geschützt im Inneren des Kegelschafts gelegen ist, ohne daß zusätzliche Dichtungen oder dergleichen erforderlich wären. Das Lagerteil kann hierbei einen in einer Lagerbohrung des Gehäuses drehbaren Hohlzylinderansatz aufweisen, an dessen dem Kraftverstärker axial abgewandten Ende die Spindelmutter angeordnet ist.The second spindle drive preferably has one that is held firmly on the bearing part Spindle nut and a threaded spindle non-rotatably connected to the rotary handle. This has the advantage that the second spindle drive is protected inside the taper shank is located without additional seals or the like would be required. The bearing part can be a hollow cylinder attachment rotatable in a bearing bore of the housing have, at the end of which is axially remote from the booster, the spindle nut is arranged.
Der Hohlzylinderansatz umschließt die Gewindespindel des Spindeltriebs und verbessert die Führung des Lagerteils in dem Gehäuse.The hollow cylinder attachment encloses the threaded spindle of the spindle drive and improves the guidance of the bearing part in the housing.
Die Drehmomentkupplung kann aus zwei axial federnd gegeneinander vorgespannten Kupplungsteilen bestehen. In einer bevorzugten Ausführungsform bildet die Spindelmutter das erste Kupplungsteil, während eine zwischen einem Widerlager der Gewindespindel und einem die Gewindespindel ringförmig umschließenden zweiten Kupplungsteil eingespannte Schraubendruckfeder das zweite Kupplungsteil gegen die dem Kraftverstärker zugewandte Seite der Spindelmutter drückt. Die Drehmomentkupplung sitzt hier geschützt im Inneren des Gehäuses und es werden lediglich die Kupplungsteile, nicht aber die vorspannungserzeugenden Teile relativ zueinander gedreht. Bei der Drehmomentkupplung kann es sich um eine Reibungs-Rutschkupplung oder aber um eine Schrägklauenkupplung oder dergleichen handeln.The torque coupling can consist of two axially resiliently preloaded against each other Coupling parts exist. In a preferred embodiment, the spindle nut forms the first coupling part, while one between an abutment of the threaded spindle and one the threaded spindle is annular enclosing second Coupling part clamped helical compression spring the second coupling part against the the force booster facing side of the spindle nut presses. The torque clutch sits protected inside the housing and only the coupling parts are but not the biasing parts rotated relative to each other. In the Torque clutch can be a friction slip clutch or a Act helical claw coupling or the like.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Lagerteil einen in einer axialen Lagerbohrung des Gehäuses drehbaren Hohlzylinderteil auf, der den Kraftverstärker umschließt bzw. ein Gehäuse für den Kraftverstärker bildet. Um über den Abtriebszapfen des Kraftverstärkers sowohl eine axiale Schubbewegung als auch eine Drehbewegung übertragen zu können, ist der Abtriebszapfen des Kraftverstärkers zweckmäßigerweise formschlüssig in einer Stirnwand des Hohlzylinderteils axial verschiebbar geführt. Zwischen der Stirnwand des Hohlzylinderteils und einer axial zur Stirnwand weisenden Ringschulter kann eine Feder eingespannt sein, die eventuell vorhandendes Axialspiel des Kraftverstärkers ausgleicht.In a preferred embodiment, the bearing part has an in an axial bearing bore of the housing rotatable hollow cylinder part, which the Power amplifier encloses or forms a housing for the power amplifier. To over the output pin of the booster both an axial thrust movement and To be able to transmit a rotary movement, is the output journal of the power amplifier expediently positively axially displaceable in an end wall of the hollow cylinder part guided. Between the end wall of the hollow cylinder part and one axially to the end wall pointing ring shoulder, a spring can be clamped, which may be present Compensates axial play of the power amplifier.
Bei dem Kraftverstärker kann es sich um einen Hydraulikverstärker handeln, dessen Primärkolben vom zweiten Spindeltrieb angetrieben ist und dessen Flächen größerer Sekundärkolben am Gewindeteil des ersten Spindeltriebs angreift.The booster can be a hydraulic booster act whose primary piston is driven by the second spindle drive and whose Areas of larger secondary piston engages the threaded part of the first spindle drive.
Bei relativ kompakter Bauart lassen sich auf diese Weise außerordentlich hohe Abtriebskräfte erzielen. Das Lagerteil kann als Druckzylinder des Hydraulikverstärkers ausgenutzt sein, indem der Primärkolben und der Sekundärkolben von einander axial gegenüberliegenden Stirnseiten her eintauchen.With a relatively compact design, this can be extraordinarily achieve high output forces. The bearing part can be used as a pressure cylinder of the hydraulic booster be exploited by the primary piston and the secondary piston axially away from each other dip in the opposite end faces.
Zweckmäßigerweise ist in der dem Primärkolben zugewandten Stirnfläche des Sekundärkolbens eine Aussparung vorgesehen, in die der Primärkolben platzsparend eintauchen kann.Appropriately, is in the end face facing the primary piston of the secondary piston is provided with a recess into which the primary piston saves space can immerse.
Der Kraftverstärker kann jedoch auch als Keilflächengetriebe mit drei zueinander und zur Kegelachse geneigten, ringförmigen Druckflächen ausgebildet sein, die mehrere in Umfangsrichtung verteilte Druckkörper zwischen sich einschließen. Die erste Druckfläche kann hierbei an einem mittels des axial verschiebbaren Gewindeelements des zweiten Spindeltriebs axial verschiebbaren Antriebsstempel vorgesehen sein, während die zweite Druckfläche an einem mit dem Gewindeteil des ersten Spindeltriebs axial verschiebbaren Abtriebsstempel und die dritte Druckfläche am Lagerteil des ersten Spindeltriebs vorgesehen ist. Die erste Druckfläche ist bevorzugt als Außenkegel ausgebildet, so daß die Druckkörper radial um den Antriebsstempel herum angeordnet sind. In dieser Ausführungsform läßt sich der innerhalb des Kegelschafts verfügbare Platz besonders günstig ausnutzen. Auch in dieser Ausführungsform kann der Abtriebsstempel eine Aussparung aufweisen, in die der Antriebsstempel zur Verkürzung der axialen Baulänge eintaucht.The booster can, however, also be used as a wedge-shaped gear with three annular pressure surfaces inclined to each other and to the cone axis, which enclose a plurality of pressure bodies distributed in the circumferential direction between them. The first pressure surface can in this case on a threaded element that is axially displaceable by means of the of the second spindle drive axially displaceable drive ram can be provided, while the second pressure surface on one with the threaded part of the first spindle drive axially displaceable output ram and the third pressure surface on the bearing part of the first spindle drive is provided. The first pressure surface is preferably an outer cone formed so that the pressure body is arranged radially around the drive ram are. In this embodiment, the amount available within the taper shank can be used Use space particularly cheaply. In this embodiment too, the output ram have a recess into which the drive ram to shorten the axial Length is immersed.
Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch einen Steilkegel-Werkzeughalter mit einem hydraulischen Kraftverstärker und Fig. 2 einen axialen Längsschnitt durch einen Steilkegel-Werkzeughalter mit einem Keilgetriebe-Kraftverstärker.In the following, embodiments of the invention will be based on Drawings are explained in more detail. It shows Fig. 1 an axial longitudinal section through a steep-taper tool holder with a hydraulic power booster and Fig. 2 shows an axial longitudinal section through a steep-taper tool holder with a wedge gear power amplifier.
Der in Fig. 1 dargestellte Steilkegel-Werkzeughalter für eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine umfaßt ein aus zwei gleichachsig miteinander verschraubten, hülsenförmigen Gehäuseteilen 1, 3 gebildetes Gehäuse 5, welches an seinem einen Ende ein Mehrbackenfutter 7, vorzugsweise ein Dreibackenfutter zum Spannen eines Werkzeugs 9, beispielsweise eines Bohrers oder Fräsers trägt. Der dem Mehrbackenfutter 7 axial abgewandte Gehäuseteil 3 bildet einen endseitigt mit einem Kupplungskopf 11 versehenen Kegelschaft 13, der herkömmlich mittels einer Spannzange oder dergleichen in einen Aufnahmekonus einer Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine einziehbar ist.The steep taper tool holder shown in Fig. 1 for a numerical controlled machine tool comprises one of two coaxially screwed together, sleeve-shaped Housing parts 1, 3 formed housing 5, which at one end a multi-jaw chuck 7, preferably a three-jaw chuck for Clamping a tool 9, for example a drill or milling cutter carries. Of the the multi-jaw chuck 7 axially facing away from the housing part 3 forms one end with a coupling head 11 provided tapered shaft 13, conventionally by means of a Collet or the like in a receiving cone of a work spindle of the machine tool is retractable.
Das Mehrbackenfutter 7 umfaßt mehrere um die Drehachse herum angeordnete Spannbacken 15, die an einem zur Stirnseite hin sich verjüngenden Innenkonus 17 des Gehäuseteils 1 axial verschiebbar geführt sind. Nicht näher dargestellte Führungsnuten des Innenkonus 17, in die die Spannbacken 15 eingreifen, verhindern deren Bewegung in Umfangsrichtung. Die Spannbacken 15 werden von einem Spindeltrieb 19 längs des Innenkonus 17 verschoben, womit sich die Spannbacken 15 radial aufeinander zu bewegen. Der Spindeltrieb 19 umfaßt eine Gewindespindel 21 mit Linksgewinde, die über ein fest mit ihr verbundenes Druckstück 23 an axial zugewandten Stirnflächen 25 der Spannbacken 15 anliegt. Die Spannbacken 15 greifen hierbei in Nuten 27 des Druckstücks 23 ein, die die Spannbacken 15 radial verschiebbar führen und über die Spannbacken 15 eine drehfeste Verbindung der Gewindespindel 21 zum Gehäuseteil 1 herstellen.The multi-jaw chuck 7 comprises several arranged around the axis of rotation Clamping jaws 15, which are attached to an inner cone 17 which tapers towards the end face of the housing part 1 are guided axially displaceably. Guide grooves not shown in detail of the inner cone 17, in which the clamping jaws 15 engage, prevent their movement in the circumferential direction. The jaws 15 are of a spindle drive 19 along the Inner cone 17 shifted, with which the clamping jaws 15 move radially towards one another. The spindle drive 19 includes a threaded spindle 21 with left-hand thread, which has a firmly connected to her pressure piece 23 on axially facing end faces 25 of the Clamping jaws 15 rests. The clamping jaws 15 engage in grooves 27 of the pressure piece 23, which guide the clamping jaws 15 in a radially displaceable manner and over the clamping jaws 15 establish a non-rotatable connection between the threaded spindle 21 and the housing part 1.
Das Gegenstück der Gewindespindel 1 bildet eine Spindelmutter 29, die in dem Gehäuseteil 1 axial verschiebbar vorgesehen ist. Die Spindelmutter 29 stützt sich an einem Abtriebskolben 31 eines hydraulischen Kraftverstärkers 33 axial ab, dessen hohlzylindrisches Gehäuse 35 drehbar in einer Lagerbohrung 37 des Gehäuseteils 3 sitzt und gegen eine axial zum Mehrbackenfutter 7 weisende Ringschulter 39 abgestützt ist. Ein auf die zum Mehrbackenfutter 7 weisende öffnungsseite des Gehäuses 35 aufgeschraubter und mit einem Stift 41 gegen Verdrehen gesicherter Deckel 43 verschließt das Gehäuse 35. Der Abtriebskolben 31 ist gleichachsig zum Gehäuse 35 angeordnet und durchsetzt eine Öffnung 45 des Deckels 43. Eine Paßfeder 47 verbindet den Abtriebskolben 31 drehfest sowohl mit der Spindelmutter 29 als auch mit dem Deckel 43. Die Paßfeder 47 führt den Abtriebskolben 31 über den Deckel 43 drehfest aber axial verschiebbar am Gehäuse 35.The counterpart of the threaded spindle 1 forms a spindle nut 29, which is provided in the housing part 1 so as to be axially displaceable. The spindle nut 29 is supported axially on an output piston 31 of a hydraulic booster 33 from, the hollow cylindrical housing 35 rotatable in a bearing bore 37 of the housing part 3 is seated and supported against an annular shoulder 39 pointing axially towards the multi-jaw chuck 7 is. One screwed onto the opening side of the housing 35 facing the multi-jaw chuck 7 and with a pin 41 locked cover 43 secured against rotation the Housing 35. The output piston 31 is arranged coaxially to the housing 35 and passes through an opening 45 of the cover 43. A feather key 47 connects the output piston 31 non-rotatably both with the spindle nut 29 and with the cover 43. The feather key 47 guides the output piston 31 over the cover 43 in a rotationally fixed but axially displaceable manner on the housing 35.
In einer an den Innenrand der Ringschulter 39 anschließenden, zum Kupplungskopf 11 hin offenen Lagerbohrung 49 des Gehäuseteils 3 ist ein im wesentlichen hohlzylindrischer Ansatz 51 des Gehäuses 35 drehbar geführt. Der Ansatz trägt an seinem dem Gehäuse 35 axial abgewandten freien Ende drehfest eine Spindelmutter 53 eines zweiten Spindeltriebs 55.In a subsequent to the inner edge of the ring shoulder 39, for Coupling head 11 open towards the bearing bore 49 of the housing part 3 is essentially a Hollow cylindrical extension 51 of the housing 35 rotatably guided. The approach carries on its free end facing away from the housing 35 axially fixed a spindle nut 53 of a second spindle drive 55.
Die Spindelmutter 53 ist mit Hilfe radialer Stifte 57 andem Ansatz 51 angebracht. Die Spindelmutter 53 hat Rechtsgewinde und steht in Gewindeeingriff mit einer Gewindespindel 59, die auf der dem Kraftverstärker 33 axial zugewandten Seite gleichachsig einen Zapfen 61 trägt. Ein mittels einer Paßfeder 63 drehfest aber axial verschiebbar auf dem Zapfen 61 geführter Kupplungsring 65 bildet zusammen mit der ihm benachbarten Seite der Spindelmutter 53 eine Drehmomentkupplung 67, die die Übertragung eines begrenzten Drehmoments von der Gewindespindel 59 auf den Ansatz 51 ermöglicht. Zwischen einem axial festen Sprengring 69 des Zapfens 61 und dem Kupplungsring 65 ist eine den Zapfen 61 umschließende Schraubendruckfeder 71 eingespannt, deren Vorspannung das maximal übertragbare Drehmoment der Drehmomentkupplung bestimmt. Bei der Drehmomentkupplung kann es sich um eine Reibkupplung handeln oder aber der Kupplungsring 65 und die Spindelmutter 53 sind mit komplementären schrägflächigen Kupplungsnocken oder dergleichen versehen, die gegen die Vorspannkraft der Schraubendruckfeder 71 ausrasten.The spindle nut 53 is with the help of radial pins 57 on the approach 51 attached. The spindle nut 53 has a right-hand thread and is in threaded engagement with a threaded spindle 59, which is axially facing on the power amplifier 33 Side carries a pin 61 coaxially. A rotationally fixed by means of a feather key 63 but axially displaceably guided on the pin 61 coupling ring 65 forms together with the side of the spindle nut 53 adjacent to it, a torque coupling 67, the transmission of a limited torque from the threaded spindle 59 to the Approach 51 allows. Between an axially fixed snap ring 69 of the pin 61 and the coupling ring 65 is a helical compression spring 71 surrounding the pin 61 clamped, the preload of which is the maximum transmittable torque of the torque coupling certainly. The torque clutch can be a friction clutch or but the coupling ring 65 and the spindle nut 53 are with complementary sloping surfaces Coupling cams or the like provided against the biasing force of the helical compression spring 71 disengage.
Die Gewindespindel 59 trägt an ihrer dem Kupplungskopf 11 axial zugewandten Stirnseite eine Schlüsseleinstecköffnung 73, beispielsweise in Form eines Innensechskants oder dergleichen, in die über eine axiale Öffnung 75 des Kupplungskopfs 11' ein komplementärer Steckschlüssel, beispielsweise ein Inbusschlüssel einsteckbar ist.The threaded spindle 59 carries on its axially facing the coupling head 11 Front side a key insertion opening 73, for example in Form of a hexagon socket or the like, into which an axial opening 75 of the coupling head 11 'a complementary socket wrench, for example an Allen key is pluggable.
Der Zapfen 61 des Spindeltriebs 55 beaufschlagt einen gleichachsig zum Abtriebskolben 31 angeordneten Antriebskolben 77 des Kraftverstärkers 33. Die Kolben 31 und 77 tauchen von axial gegenüberliegenden Seiten her in einen von ihren Stirnseiten sowie dem Innenmantel des Gehäuses 35 gebildeten, mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Druckraum 79. Der Kolben 77 ist hierbei durch eine axial fest im Gehäuse 35 sitzende Ringdichtung 81 abgedichtet, während der Kolben 31 in einer Umfangsnut eine Ringdichtung 83 trägt, die ihn zum Gehäuse 35 abdichtet. Die Stirnfläche des Abtriebskolbens 31 ist flächengrößer als die Stirnfläche des Antriebskolbens 77.The pin 61 of the spindle drive 55 acts on a coaxially to the output piston 31 arranged drive piston 77 of the power amplifier 33. The Pistons 31 and 77 dip into one of theirs from axially opposite sides End faces and the inner jacket of the housing 35 formed with hydraulic fluid filled pressure chamber 79. The piston 77 is in this case axially fixed in the housing 35 seated ring seal 81 sealed, while the piston 31 in a circumferential groove carries an annular seal 83 which seals it off from the housing 35. The face of the The output piston 31 has a larger area than the end face of the drive piston 77.
Es ergibt sich eine Kraftübersetzung entsprechend dem Flächenverhältnis. Um platzsparend einen ausreichend großen Verschiebeweg des Antriebskolbens 77 zu ermöglichen, weist der Abtriebskolben 31 dem Antriebskolben 77 gegenüberliegend eine Aussparung 85 auf, in die der Antriebskolben 77 eintauchen kann.The result is a force transmission corresponding to the area ratio. In order to achieve a sufficiently large displacement path of the drive piston 77 in a space-saving manner enable, the output piston 31 has the drive piston 77 opposite a recess 85 into which the drive piston 77 can dip.
Der durch die öffnung 45 des Deckels 43 tretende Teil des Abtriebskolbens 31 ist durchmesserkleiner als der am Innenmantel des Gehäuses 35 abgedichtete Teil. Zwischen einer dadurch gebildeten, axial zum Deckel 43 weisenden Ringschulter 87 des Abtriebskolbens 31 und dem Deckel 43 ist ein den Abtriebskolben 31 umschließendes Tellerfederpaket 89 eingespannt, welches eventuell vorhandenes Spiel zwischen dem Antriebskolben 77 und dem Spindeltrieb 55 ausgleicht.The part of the output piston which passes through the opening 45 of the cover 43 31 is smaller in diameter than the part sealed on the inner surface of the housing 35. Between an annular shoulder 87 formed in this way and pointing axially towards the cover 43 of the driven piston 31 and the cover 43 is a driven piston 31 enclosing Disk spring assembly 89 clamped, which possibly existing game between the Drive piston 77 and the spindle drive 55 compensates.
Der Steilkegel-Werkzeughalter arbeitet wie folgt. Mittels des durch die Öffnung 75 in die Schlüsselöffnung 73 der Gewindespindel 59 eingesteckten Schlüssels wird die Gewindespindel 59 gedreht. Solange die Spannbacken nicht auf den Widerstand des Werkzeugs 9 stoßen, wird die Drehbewegung der Gewindespindel 59 über die Drehmomentkupplung 67, die Gewindemutter 53, den Ansatz 51, das Gehäuse 35, den Deckel 43, den Abtriebskolben 31 auf die Spindelmutter 29 direkt übertragen. Aufgrund der Drehbewegung der Spindelmutter 29 wird die Gewindespindel 21 axial ausgeschraubt, bis die Spannbacken 15 radial auf den Schaft des Werkzeugs 9 stoßen.The steep taper tool holder works as follows. Using the through the opening 75 in the key opening 73 of the Threaded spindle 59 With the key inserted, the threaded spindle 59 is rotated. As long as the jaws do not encounter the resistance of the tool 9, the rotational movement of the threaded spindle 59 via the torque coupling 67, the threaded nut 53, the shoulder 51, the housing 35, the cover 43, the output piston 31 are transferred directly to the spindle nut 29. Due to the rotational movement of the spindle nut 29, the threaded spindle 21 becomes axial unscrewed until the clamping jaws 15 strike the shank of the tool 9 radially.
Die Spindelmutter 29 stützt sich hierbei axial über den Abtriebskolben 31, den Druckraum 79 und das Gehäuse 35 an der Ringschulter 39 des Gehäuseteils 3 ab. Eine Axialbewegung des Antriebskolbens 77 wird durch den Zapfen 61 der Gewindespindel 59 verhindert. Wird das auf die Gewindespindel 59 ausgeübte Drehmoment über den Auslösewert der Drehmomentkupplung 67 hinaus erhöht, so verdreht sich die Gewindespindel 59 relativ zur Spindelmutter 53 und verstellt den Antriebskolben 77 zum Druckraum 79 hin. Die axiale Druckkraft wird kraftverstärkt auf den Abtriebskolben 31 übertragen, der seinerseits über die Spindelmutter 29 und die Gewindespindel 21 die Spannbacken 15 beaufschlagt. Mit einem relativ geringen Drehmoment läßt sich so das Mehrbackenfutter 7 rasch verstellen und mit sehr hohen Spannkräften spannen.The spindle nut 29 is supported axially via the output piston 31, the pressure chamber 79 and the housing 35 on the annular shoulder 39 of the housing part 3 from. An axial movement of the drive piston 77 is caused by the pin 61 of the threaded spindle 59 prevented. If the torque exerted on the threaded spindle 59 via the The trigger value of the torque clutch 67 also increases, the threaded spindle rotates 59 relative to the spindle nut 53 and moves the drive piston 77 to the pressure chamber 79 out. The axial compressive force is transmitted to the output piston 31 with increased force, which in turn via the spindle nut 29 and the threaded spindle 21 the clamping jaws 15 applied. The multi-jaw chuck can thus be operated with a relatively low torque 7 adjust quickly and clamp with very high clamping forces.
Aufgrund der Kraftverstärkung des Drehmoments können einfache Mehrbackenfutterkonstruktionen benutzt werden und insbesondere können auch Dreibackenfutter, die ansonsten zur Übertragung hoher Spannkräfte vielfach ungeeignet sind, benutzt werden.Due to the force amplification of the torque, simple multi-jaw chuck constructions can be used and, in particular, three-jaw chucks that are otherwise used for Transmission of high clamping forces are often unsuitable, can be used.
Fig. 2 zeigt einen Steilkegel-Werkzeughalter, der sich von dem Steilkegel-Werkzeughalter der Fig. 1 lediglich durch eine andere Ausgestaltung seines Kraftverstärkers unterscheidet. Der mit 101 bezeichnete'Kraftverstärker ist als Keilflächengetriebe ausgebildet und weist wiederum ein hohlzylindrisches Gehäuse 103 auf, welches in einer axialen Lagerbohrung 105 eines mit einem Kegelschaft 107 versehenen Gehäuseteils 109 drehbar aber axial abgestützt gelagert ist. An einem gleichachsigen, ebenfalls hohlzylindrischen Ansatz 111 des Gehäuses ist ein Spindeltrieb 113 gelagert. Die Kraftübertragung und Ausgestaltung des Spindeltriebs 113 entspricht derjenigen des Spindeltriebs 55 der Fig. 1. Der Spindeltrieb 113 beaufschlagt einen gleichachsig zur Drehachse angeordneten, axial verschiebbaren Antriebszapfen 115 des Kraftverstärkers 101. Ein zur Drehachse gleichachsiger, axial verschiebbarer Abtriebszapfen 117 des Kraftverstärkers 101 ist drehfest mit einer axial verschiebbaren Spindelmutter 119 eines Spindeltriebs 121 verbunden, welcher ein Mehrbackenfutter 123 spannt. Der Spindeltrieb 121 und das Mehrbackenfutter 123 entsprechen hinsichtlich Aufbau und Wirkungsweise dem Spindeltrieb 19 bzw. dem Mehrbackenfutter 7 der Fig. 1.Fig. 2 shows a steep-taper tool holder which is different from the steep-taper tool holder 1 differs only by a different embodiment of its power amplifier. The booster designated by 101 is designed as a wedge surface gear and again has a hollow cylindrical housing 103, which is in an axial Bearing bore 105 of a housing part 109 provided with a conical shaft 107 is rotatable but is supported axially. On an equiaxed one, too hollow cylindrical A spindle drive 113 is mounted on approach 111 of the housing. The power transmission and the design of the spindle drive 113 corresponds to that of the spindle drive 55 of Fig. 1. The spindle drive 113 acts on a coaxial to the axis of rotation arranged, axially displaceable drive pin 115 of the power amplifier 101. An axially displaceable output journal 117 of the power booster coaxial with the axis of rotation 101 is non-rotatable with an axially displaceable spindle nut 119 of a spindle drive 121 connected, which clamps a multi-jaw chuck 123. The spindle drive 121 and the multi-jaw chuck 123 corresponds to the spindle drive in terms of structure and mode of operation 19 or the multi-jaw chuck 7 of FIG. 1.
Der Antriebszapfen 115 trägt einen zum Abtriebszapfen 117 hin sich verjüngenden Außenkonus 125 und taucht in eine Aussparung 127 eines am Innenmantel des Gehäuses 103 verschiebbar geführten Druckflansches 129, dessen dem Mehrbackenfutter 123 axial abgewandte, die Aussparung 127 umschließende Stirnfläche eine achsnormale Druckfläche 131 bildet. Der Druckfläche 131 gegenüberliegend ist in dem Gehäuse 103 ein den Antriebszapfen 115 umschließender Druckring 133 an dem Gehäuse 103 axial abgestützt. Die der Druckfläche 131 zugewandte Seite des Druckrings 133 trägt eine konusförmige Druckfläche 135, die zusammen mit der Druckfläche 131 einen radial nach außen sich verjüngenden Ringkonus bildet. Zwischen den zueinander und zur Drehachse geneigten Druckflächen 125, 13 und 133 sind mehrere als Druckkörper dienende Kugeln 137 anf geordnet. Die Druckfläche 125 des Antriebszapfens 115 treibt die Kugeln 137 zwischen die Druckflächen 131, 135 und verschiebt den Abtriebszapfen 117 axial. Entsprechend dem Winkelverhältnis der Kegelwinkel der Druckflächen 135 und 125 ergibt sich eine Kraftübersetzung der vom Abtriebszapfen 117 ausgeübten Abtriebskraft zur auf den Antriebszapfen 115 ausgeübten Antriebskraft.The drive pin 115 carries one to the output pin 117 towards itself tapering outer cone 125 and dips into a recess 127 on the inner jacket of the housing 103 displaceably guided pressure flange 129, the multi-jaw chuck 123 facing away axially, the recess 127 enclosing end face an axially normal Forms pressure surface 131. The pressure surface 131 is opposite in the housing 103 a pressure ring 133 surrounding the drive pin 115 on the housing 103 axially supported. The side of the pressure ring 133 facing the pressure surface 131 carries a conical pressure surface 135, which together with the pressure surface 131 a radial outwardly tapering ring cone forms. Between each other and to the axis of rotation inclined pressure surfaces 125, 13 and 133 are several balls serving as pressure bodies 137 Anf arranged. The pressure surface 125 of the drive pin 115 drives the balls 137 between the pressure surfaces 131, 135 and moves the output pin 117 axially. According to the angle ratio of the cone angle of the pressure surfaces 135 and 125 results a force transmission of the output force exerted by the output pin 117 to driving force exerted on the drive pin 115.
Das Gehäuse 103 ist auf seiner dem Spannfutter 123 axial zu- gewandten Seite mit einem Deckel 139 verschlossen, der ähnlich Fig. 1 über eine Paßfeder 141 den Abtriebszapfen 117 drehfest mit dem Gehäuse 103 und der Spindelmutter 119 verbindet. Zwischen einer zum Deckel 139 weisenden Ringschulter 143 des Führungs- bzw. Druckflansches 129 und dem Deckel 139 ist ein dem Tellerfederpaket 89 der Fig. 1 entsprechendes Tellerfederpaket 145 eingespannt, welches eventuell vorhandenes Spiel des Kraftverstärkers 101 ausgleicht.The housing 103 is axially to the chuck 123 on its agile Side closed with a cover 139, which is similar to FIG. 1 via a feather key 141 the output pin 117 non-rotatably connects to the housing 103 and the spindle nut 119. Between an annular shoulder 143 of the guide or pressure flange facing the cover 139 129 and the cover 139 is a plate spring assembly 89 of FIG. 1 corresponding Disc spring assembly 145 clamped, which possibly existing play of the power amplifier 101 balances.
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