Werkzeugmaschine mit mindestens einer Spindel zum Einsetzen eines Werkzeuges Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugma schine mit mindestens einer Spindel zum Einsetzen eines Werkzeuges, die mit einer Aufnahmevorrichtung zur Be festigung des Werkzeuges und zur Zentrierung der Werkzeugachse auf die Spindelachse versehen ist.
An Werkzeugmaschinen, also z. B. Bohr-, Fräs- oder Drehmaschinen, sind die Werkzeuge normalerweise mit einem Steilkegel in eine entsprechende Aufnahme der Werkzeugspindel eingesetzt. Das Einspannen der Werk zeuge geschieht dabei gewöhnlich in der Weise, dass das in die Aufnahme eingeführte Werkzeug durch eine Zug schraube oder auch durch eine überwurfmutter fest eingespannt wird. Das ist umständlich. Vielfach sind vor allen Dingen bei grösseren Werkzeugen zwei Personen notwendig, um ein Werkzeug einzuspannen oder zu wechseln.
Bei Vertikalfräsmaschinen kommt noch hinzu, dass die Bedienungsperson der Maschine auf den Ar beitstisch klettern muss, um die Zugschraube oder über- wurfmutter anzuziehen. Dadurch entsteht wiederum eine erhöhte Unfallgefahr. Ebenso umständlich ist das Lösen eines Werkzeuges. Dabei kommt es häufig vor, dass die Werkzeuge durch Hammerschläge auf die Zugschraube ausgetrieben werden. Darunter leiden die Spindel und ihre Lagerung.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstel lung war daher; die genannten Nachteile zu eliminieren. Erfindungsgemäss wird das bei einer Werkzeugma schine mit mindestens einer Spindel zum Einsetzen eines Werkzeuges, die mit einer Aufnahmevorrichtung zur Be festigung des Werkzeuges und zur Zentrierung der Werkzeugachse auf die Spindelachse versehen ist, da durch erreicht,
dass in der Spindel zum Ausstossen des Werkzeuges eine hydraulisch mittels Druckzylinders be- tätigbare Druckstange vorgesehen ist und dass an der Druckstange Halteorgane zur Halterung des Werkzeuges in der Aufnahmevorrichtung angebracht sind, die sich beim Ausstossen des Werkzeuges öffnen und beim Rücklauf der Druckstange in ihre Ruhelage wieder selbsttätig schliessen.
Die Aufnahmevorrichtung kann vorzugsweise ein Hohlkegel sein, in den ein entsprechendes kegelförmiges Ansatzstück am Werkzeug passt.
An der Druckstange kann als Halteorgan vorteilhaft eine Greifzange zum Erfassen eines am Werkzeug ange brachten Haltebolzens angebracht und in der Spindel ein Kegelstumpf befestigt sein, auf den die Greifzange beim Ausstossen des Werkzeuges aufläuft und dadurch geöffnet wird. Zum selbsttätigen Schliessen der Greif zange kann vorteilhaft eine auf deren Schenkel wirkende Druckfeder vorgesehen sein.
Zur Rückstellung der Druckstange und zum Fest ziehen des Werkzeuges in der Aufnahmevorrichtung können vorzugsweise eine oder mehrere Federn dienen.
Ferner können an der Druckstange allls Halteorgane auch mindestens zwei gegeneinander federnde Bügel an gebracht sein, die mit Nasen zum Erfassen eines am Werkzeug angebrachten Haltebolzens versehen sind, und weiterhin.
kann in der Spindel ein Kegelstumpf befestigt sein, auf den die Halteorgane beim Ausstossen des Werk- zeuges auflaufen und dadurch geöffnet werden.
Mit besonderem Vorteil kann an der Druckstange als Halteorgan ein in einer Führung gelagerter Hohl zylinder angebracht sein, dessen Innendurchmesser an seinem freien Ende gleich dem Aussendurchmesser eines am Werkzeug angebrachten Haltebolzens ist und der zum Erfassen des Haltebolzens mit mindestens zwei Sperrkörpern versehen ist, die in Durchbrüchen in der Hohlzylinderwand radial verschiebbar angeordnet und dicker als die Hohlzylinderwand sind,
und die in Ruhe lage der Druckstange auf der Aus8ensete der Durch brüche an der Führung anliegen, und auf der Innenseite der Durchbrüche die Innenwand des Hohlzylinders überragen und mit diesen die Innenwand überragenden Teilen zangenartig in eine Verjüngung am Haltebolzen eingreifen,
wobei zur Lösung dieses Eingriffes beim Aus- stossens des Werkzeuges innerhalb des Bereiches, den die Durchbrüche bei Betätigung der Druckstange durch laufen, eine Erweiterung der Führung um mindestens das Doppelte der Differenz zwischen -der Dicke der Sperrkörper und der Wandstärke des Hohlzylinders vorgesehen äst.
Innerhalb des Hohlzylinders kann ferner ein Sperrbolzen mit Feder angeordnet sein, der dem Haltebolzen beim Ausstoss des Werkzeuges nach- läuft und die dabei vom Haltebolzen in die Erweiterung verschobenen Sperrkörper in dieser Lage bis zum Ein setzen eines neuen Werkzeuges fixiert.
Der bereits mehrfach erwähnte Druckzylinder zum Einziehen und Ausstossen des Werkzeuges kann mit der Spindel fest verbunden sein. Es kann dann in jeder be liebigen Stellung der Spindel unabhängig von der Höhen lage derselben ein Werkzeug eingesetzt oder ausge wechselt werden.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Druck- zylinder ortsfest, z. B. oberhalb der Spindel am Maschi nengehäuse anzubringen. Alsdann kann ein Ausstossen des Werkzeuges bzw. das Einziehen eines anderen Werk- zeuges nur in angehobener Lage der Werkzeugspindel bewirkt werden.
Anhand der nachstehenden Figuren ist die Erfin dung im folgenden an einigen Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch eine Werkzeugspindel, die mit einer angebauten hydrauli schen Ausstossvorrichtung versehen ist, Fig. 2 einen Teil einer .anderen Spindel mit einer ähnlichen Ausbildung, Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch eine andere Werkzeugspindel, bei welcher die Ausstossvorrichtung getrennt von der Spindel angeordnet ist.
Das Werkzeug 10 ist mit seinem Schaft in einem Steilkegel 11 eingesetzt, der seinerseits mit einem einge schraubten Haltebolzen 12 versehen ist. Dieser Bolzen 12 trägt an seinem Kopfende einen nach oben hin sich verjüngenden Kegel 13, der bis an eine umlaufende Wulst 14 herangeführt ist. Der Bolzen 12 ist dabei lei tend geführt in einem Ring 15, der oberseitig einen Ke gel 16 trägt.
Der Ring 15 wird in der Bohrung 17 der Spindel 18 durch die Sprengringe 19 gehalten.
Im oberen Teil der Spindel 18 ist die Druckstange 20 gleitend geführt, die an ihrem unteren Ende eine Haltezange 21 trägt, deren Schenkel durch den Gelenk bolzen 22 an der Druckstange 20 angelenkt sind. Die Zange wird durch eine Feder 23 ständig in Schliessstel- lung gezogen.
Die Druckstange 20 ist durchgeführt bis zum oberen Ende der Spindel 18. Dort trägt sie einen Anschlagring 24. Auf diesen Ring wirken Federn 25 ein, die sich ge gen eine Stufe 26 der Spindel 18 abstützen und die die Druckstange 20 ständig in ihre angehobene Lage zu ziehen suchen.
An das obere Ende der Spindel 18 ist der hydrau lische Zylinder 27 angeschraubt, in welchem der Kolben 28 geführt ist, dessen Kolbenstange 29 sich auf das Kopfende der Druckstange 20 der Spindel 18 abstützt. Der Kolben 28 ist einseitig wirkend. Er kann durch den Anschlussstutzen 30 mit einem hydraulischen Mittel be aufschlagt werden.
Wie in der Zeichnung erkennbar ist, ist das Werk zeug 10 mit seinem Steilkegel 11 in die entsprechende Aufnahme 31 der Spindel 18 eingesetzt.
Um das Werkzeug 10 auszuwerfen, wird der hydraulische Kolben 28 oberseitig vom Druckmittel be aufschlagt. Das hat zur Folge, dass die Druckstange 20 sich mit entsprechend hohem Druck abwärts bewegt.
Zunächst gleiten dabei die Zangenschenkel 21 an dem Konus 13 abwärts, wobei die Zange sich mehr und mehr öffnet. Schliesslich stösst die Druckstange 20 mit ihrer Druckfläche 32 auf die Kopffläche des mit dem Werk zeug verbundenen Bolzens 12. Das hat zur Folge, dass. der Konus 11 durch den Kolbendruck aus seiner Auf nahme 31 herausgepresst wird.
Bei der weiteren Ab wärtsbewegung der Druckstange 20 stützen sich schliess- lich die freien Enden der Zangenschenkel 21 an dem Konus 16 ab. Die Zange öffnet,sich noch weiter, so dass schliesslich der Wulstring 14 am oberen Ende des Bolzens 12 nach unten hin aus der Zange herausge zogen werden kann.
Ein anderes Werkzeug kann dann anstelle des skiz zierten eingesetzt werden. Sobald das Werkzeug hin reichend hoch gehoben ist, kann der hydraulische Druck von dem Ausstosskolben 28 entfernt werden. Dann bewegt sich die Druckstange 20 unter der Wir kung des Federpaktes 25 aufwärts. Die Zangenschen kel 21 gleiten zunächst an dem Konus 16 und anschlies- send an dem Konus 13 aufwärts, wobei sie sich mehr und mehr schliessen. Schliesslich hintergreifen sie den Wulstring 14 und ziehen dann bei der weiteren Auf wärtsbewegung der Druckstange 20 den Kegel 11 des Werkzeuges in der gewünschten Weise in die hohlke gelige Ausnehmung 31 dem Spindel 18.
Die in Fig.2 skizzierte Ausführung unterscheidet sich von der beschriebenen im wesentlichen nur dadurch, dass als Halteorgane Federbügel 33 dienen, die an ihrem oberen Ende mit der Druckstange 20 verbunden sind. Dir, Bügel 33 wirken in ähnlicher Weise wie die weiter oben beschriebene Zange. Die Handhabung ist die gleiche.
Die Übertragung dar Ausstosskräfte durch eine als Stössel 34 ausgebildete Verlängerung der Druck stange 20, die zwischen den 1laltebügeln 33 abwärts führt bis nah an das untere Ende derselben heran.
Gemäss Fig. 3 der Zeichnung ist im Innern der hohlen Spindel 18 eine Büchse 34 gleitend geführt, in welcher wiederum der Bolzen 35 gleitet, der durch eine Feder 36 abwärts gedrückt wird. Die Büchse 34 ist mit der Druckstange 20 verschraubt. In mehreren, über den Umfang verteilten Durchbrechungen 37 der Büchse 34 sind Kugeln 38 gelagert, die sich aussenseitig gegen die Innenwand 39 der Spindel 18 abstützen.
Mit ihrer inneren Seite greifen die Kugeln 3 8 in eine Ausneh- mung 40 eines Bolzens 42 ein, der seinerseits mit dem Kegel 11 des Werkstücks 10 verschraubt ist. Der Bolzen 41 stützt sich mit der Verdickung 42 oberhalb der Ein schnürung 40 oberseitig auf den Kugeln 38 ab. Es kann daher durch Aufwäntsbewegung Üer Druckstange 20 mit der Büchse 34 nach oben hin ein Zug auf das Werkzeug 10, 11 ausgeübt werden, um dieses in die Aufnahme 31 der Spindel 18 einzuziehen.
Soll das Werkzeug 10, 11 ausgestossen werden, so geschieht das wiederum durch oberseitige Beaufschla- gung des hydraulischen Kolbens 28, der in dem Zy linder 27 geführt ist. Die Kolbenstange 29 überträgt dann den abwärts gerichteten Druck auf die Druck stange 20. Das hat zur Folge, dass unter Spannen der Feder 43 die Druckstange 20 mit der Büchse 34 ab wärts bewegt werden. Dabei gelangen schliesslich die Sperrkugeln 38 in den Bereich der konischen Erwei terung 44 der Spindel 18. Das hat zur Folge, dass sich die Kugeln 38 auseinander bewegen können.
Dadurch wird die Verdickung 42 des Bolzens 41 freigegeben. Die Kugeln wirken dann nicht mehr als Sperrkörper, und bei der weiteren Abwärtsbewegung der Druckstange 20 werden die Druckkräfte des hydraulischen Kolbens 28 schliesslich unter zusätzlichem Spannen der Feder 36 auf das Kopfende 46 des Bolzens 35 übertragen, der seinerseits auf das Kopfende des Bolzens 41 stösst und den Steilkegel 11 aus seiner Aufnahme 31 herauspresst. Das Werkzeug 10, 11 kann dann ohne weiteres nach unten hin entfernt werden.
Wenn der Bolzen 35 etwa den gleichen Durchmesser hat, wie der Kopf 42 des Bolzens 41 kann er sich unter Einwirkung der Feder 36 bis zu dem Anschlag 45 abwärts bewegen. Er schiebt sich dabei zwischen die Kugeln 3 8 um diese in ihrer äusseren Stellung zu fixieren. Dadurch wird die Büchse 34 gehindert, nach oben zurückzugehen. Die geöffnete Greiferstellung bleibt dann in jeder Spindellage so lange erhalten, bis durch ein neues Werkzeug, welches in die Spindel eingeführt wird, der Bolzen 35 zurückgeschoben wird. Dann können die Kugeln 38 wieder in die Ein schnürung 40 eingreifen.
Durch die Federkraft 43 wird dann, nachdem der hydraulische Kolben 28 vom Druck entlastet ist, das neue Werkzeug fest in den Steilkegel eingezogen.
Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist der hydraulische Zylinder 27 nicht mit der Spindel 18 verbunden, son dern ist auf einem Rohr 47 abgestützt, welches seiner seits am Maschinengehäuse abgestützt ist. Je nach seiner Höhenlage greift somit das obere Ende der Spindel 18 mehr oder minder weit in das Rohr 47 hinein. Nur in der oberen Lage der Spindel 18 kommt diese in den Bereich der hydraulischen Ausstossvorrichtung 27-29.