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.
Machine tool with at least one spindle for inserting a tool The invention relates to a Werkzeugma machine with at least one spindle for inserting a tool, which is provided with a receiving device for fastening the tool and for centering the tool axis on the spindle axis.
On machine tools, e.g. B. drilling, milling or turning machines, the tools are normally used with a steep taper in a corresponding receptacle on the tool spindle. The clamping of the tools is usually done in such a way that the tool inserted into the receptacle is firmly clamped by a tension screw or by a union nut. It's awkward. In many cases, especially with larger tools, two people are necessary to clamp or change a tool.
In the case of vertical milling machines, there is also the fact that the operator of the machine has to climb onto the work table in order to tighten the tension screw or union nut. This in turn increases the risk of accidents. Loosening a tool is just as cumbersome. It often happens that the tools are driven out by hammering the lag screw. The spindle and its storage suffer from this.
The task underlying the invention was therefore; to eliminate the disadvantages mentioned. According to the invention, in a Werkzeugma machine with at least one spindle for inserting a tool, which is provided with a receiving device for fastening the tool and for centering the tool axis on the spindle axis, because achieved by
that in the spindle for ejecting the tool there is provided a push rod that can be operated hydraulically by means of a pressure cylinder and that holding elements for holding the tool in the receiving device are attached to the push rod, which open when the tool is ejected and when the push rod returns to its rest position close automatically.
The receiving device can preferably be a hollow cone into which a corresponding conical extension piece on the tool fits.
On the push rod can be used as a holding member advantageous gripping pliers for detecting a holding bolt attached to the tool and attached to the spindle a truncated cone on which the gripping pliers runs when ejecting the tool and is thereby opened. A compression spring acting on its legs can advantageously be provided for the automatic closing of the gripping tongs.
To reset the push rod and to pull the tool firmly in the receiving device, one or more springs can preferably be used.
Furthermore, at least two mutually resilient brackets can be placed on the push rod allls holding members, which are provided with lugs for detecting a holding bolt attached to the tool, and further.
For example, a truncated cone can be attached to the spindle, onto which the holding elements run up when the tool is ejected and are thereby opened.
With particular advantage, a hollow cylinder stored in a guide can be attached to the push rod as a holding member, the inner diameter of which at its free end is equal to the outer diameter of a holding bolt attached to the tool and which is provided with at least two locking bodies for grasping the holding bolt, which are in openings are arranged radially displaceably in the hollow cylinder wall and are thicker than the hollow cylinder wall,
and when the push rod is at rest on the extension of the breakthroughs on the guide, and on the inside of the breakthroughs protrude beyond the inner wall of the hollow cylinder and with these parts protruding above the inner wall engage in a taper on the retaining bolt like a taper,
in order to solve this engagement when the tool is ejected within the area through which the openings run when the push rod is actuated, an extension of the guide by at least twice the difference between the thickness of the locking body and the wall thickness of the hollow cylinder is provided.
A locking pin with a spring can also be arranged within the hollow cylinder, which follows the retaining bolt when the tool is ejected and fixes the locking body, which has been moved from the retaining bolt into the extension, in this position until a new tool is used.
The already mentioned pressure cylinder for pulling in and ejecting the tool can be firmly connected to the spindle. It can then be used in any position of the spindle regardless of the height of the same a tool or changed.
But there is also the possibility of the printing cylinder being stationary, e.g. B. to be attached above the spindle on the machine housing. The tool can then only be ejected or another tool drawn in when the tool spindle is in the raised position.
Using the following figures, the inven tion is explained below using a few exemplary embodiments. 1 shows a vertical longitudinal section through a tool spindle which is provided with an attached hydraulic ejector device, FIG. 2 shows part of another spindle with a similar design, FIG. 3 shows a vertical section through another tool spindle in which the ejector is arranged separately from the spindle.
The tool 10 is inserted with its shank in a steep taper 11, which in turn is provided with a screwed retaining bolt 12. This bolt 12 has at its head end a cone 13 which tapers towards the top and which is brought up to a circumferential bead 14. The bolt 12 is lei tend out in a ring 15, which carries a Ke gel 16 on the top.
The ring 15 is held in the bore 17 of the spindle 18 by the snap rings 19.
In the upper part of the spindle 18, the push rod 20 is slidably guided, which carries at its lower end a holding forceps 21, the legs of which bolt 22 are hinged to the push rod 20 by the hinge. The pliers are constantly pulled into the closed position by a spring 23.
The push rod 20 is carried out to the upper end of the spindle 18. There it carries a stop ring 24. Springs 25 act on this ring, which support ge against a step 26 of the spindle 18 and which the push rod 20 constantly in its raised position pull looking.
The hydraulic cylinder 27 is screwed to the upper end of the spindle 18, in which the piston 28 is guided, the piston rod 29 of which is supported on the head end of the push rod 20 of the spindle 18. The piston 28 acts on one side. He can be aufschlagt be through the connection piece 30 with a hydraulic means.
As can be seen in the drawing, the work tool 10 with its steep taper 11 is inserted into the corresponding receptacle 31 of the spindle 18.
In order to eject the tool 10, the hydraulic piston 28 is hit by the pressure medium on the top. This has the consequence that the push rod 20 moves downwards with a correspondingly high pressure.
Initially, the pliers legs 21 slide downwards on the cone 13, the pliers opening more and more. Finally, the push rod 20 with its pressure surface 32 strikes the head surface of the bolt 12 connected to the tool. This has the consequence that the cone 11 is pressed out of its receptacle 31 by the piston pressure.
During the further downward movement of the push rod 20, the free ends of the pliers legs 21 are finally supported on the cone 16. The pliers open further, so that finally the bead ring 14 at the upper end of the bolt 12 can be pulled out of the pliers downwards.
Another tool can then be used instead of the sketched one. As soon as the tool is raised high enough, the hydraulic pressure can be removed from the ejection piston 28. Then the push rod 20 moves under the We effect of the spring package 25 upwards. The pliers legs 21 slide first on the cone 16 and then upwards on the cone 13, whereby they close more and more. Finally, they grip behind the bead ring 14 and then pull the cone 11 of the tool in the desired manner into the hollow cone-like recess 31 on the spindle 18 as the push rod 20 continues to move upwards.
The embodiment sketched in FIG. 2 differs from the one described essentially only in that spring clips 33 which are connected at their upper end to the push rod 20 are used as holding elements. You, bracket 33 act in a similar way to the pliers described above. The handling is the same.
The transmission of the ejection forces through an extension of the pressure rod 20 designed as a plunger 34, which leads down between the 1laltebügeln 33 to close to the lower end of the same.
According to FIG. 3 of the drawing, a bushing 34 is slidably guided inside the hollow spindle 18, in which bushing in turn the bolt 35 slides, which is pressed downward by a spring 36. The sleeve 34 is screwed to the push rod 20. Balls 38, which are supported on the outside against the inner wall 39 of the spindle 18, are mounted in a plurality of openings 37 in the bushing 34 distributed over the circumference.
With their inner side, the balls 38 engage in a recess 40 of a bolt 42, which in turn is screwed to the cone 11 of the workpiece 10. The bolt 41 is supported with the thickening 42 above the constriction 40 on the upper side of the balls 38. A pull can therefore be exerted on the tool 10, 11 by upward movement via the push rod 20 with the sleeve 34 upwards in order to pull it into the receptacle 31 of the spindle 18.
If the tool 10, 11 is to be ejected, this is done in turn by loading the hydraulic piston 28, which is guided in the cylinder 27, from the top. The piston rod 29 then transmits the downward pressure to the pressure rod 20. This has the consequence that under tensioning the spring 43, the pressure rod 20 with the sleeve 34 are moved downwards. In the process, the locking balls 38 finally reach the area of the conical widening 44 of the spindle 18. This has the consequence that the balls 38 can move apart.
This releases the thickening 42 of the bolt 41. The balls then no longer act as a blocking body, and with the further downward movement of the push rod 20, the compressive forces of the hydraulic piston 28 are finally transferred to the head end 46 of the bolt 35 with additional tensioning of the spring 36, which in turn strikes the head end of the bolt 41 and presses the steep cone 11 out of its receptacle 31. The tool 10, 11 can then easily be removed downwards.
When the bolt 35 has approximately the same diameter as the head 42 of the bolt 41, it can move downward as far as the stop 45 under the action of the spring 36. He pushes himself between the balls 3 8 to fix them in their outer position. This prevents the sleeve 34 from going back up. The open gripper position is then maintained in every spindle position until the bolt 35 is pushed back by a new tool which is inserted into the spindle. Then the balls 38 can again engage in the constriction 40.
By the spring force 43, after the hydraulic piston 28 is relieved of pressure, the new tool is firmly drawn into the steep taper.
In the embodiment of FIG. 3, the hydraulic cylinder 27 is not connected to the spindle 18, son countries is supported on a tube 47, which in turn is supported on the machine housing. Depending on its altitude, the upper end of the spindle 18 engages more or less far into the tube 47. Only in the upper position of the spindle 18 does it come into the area of the hydraulic ejector device 27-29.