CS259346B1

CS259346B1 - Pneumatic tool for automatic tool clamping at spindles

Info

Publication number: CS259346B1
Application number: CS868487A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Volf
Original assignee: Zdenek Volf
Priority date: 1986-11-22
Filing date: 1986-11-22
Publication date: 1988-10-14
Also published as: CS848786A1

Abstract

Zařízeni je určeno hlavně pro spec. vřetena na souřadnicových CNC strojích s požadavkem na plně automatizovanou výměnu nástrojů. Do základního tělesa vřetene je umístěn plovoucí pneumatický válec, uzavřený záklopkou a opatřený ovládacím pístem, jehož dvojstranná plstnice prochází jedním koncem vodicím otvorem v záklopce a je v kontaktu se seřizovacím šroubem, zatímco druhý konec pístnice je uložen do vodícího ložiska, na němž je současně ukotvena tlačná pružina, přičemž pevný nástavec plovoucího pneumatického válce je v koncové části opatřen záchytným ozubem, obemykajlcím závěrnou hlavici v ose rotoru hnací jednotky.The device is intended mainly for special spindles on coordinate CNC machines with a requirement for fully automated tool change. A floating pneumatic cylinder is placed in the basic body of the spindle, closed by a valve and equipped with a control piston, the double-sided felt of which passes through one end through a guide hole in the valve and is in contact with the adjusting screw, while the other end of the piston rod is placed in a guide bearing, on which a compression spring is simultaneously anchored, while the fixed extension of the floating pneumatic cylinder is equipped with a catch tooth in the end part, which surrounds the locking head in the axis of the rotor of the drive unit.

Description

Vynález se týká pneumatického zařízení sloužícího pro upínání nástrojů ve vřetenech souřadnicových strojů.The invention relates to a pneumatic device for clamping tools in spindles of coordinate machines.

Jsou známa zařízení pro vrtání otvorů např. souřadnicové vrtačky, kde se používá vrtacích vřeten s požadavkem na častou výměnu nástrojů. Tato výměna se podle charakteru práce provádí buč manuálně a nebo se s výhodou využívá automatická výměna nástrojů jako např. u CNC vrtaček. U manuální výměny se vystačí většinou s jednoduchým mechanismem pro uvolnění či upnutí nástroje, popřípadě s našroubováním speciální vložky, ve které je nástroj uložen.There are known devices for drilling holes, eg coordinate drills, where drilling spindles are used with the requirement for frequent tool change. Depending on the nature of the work, this can be done either manually or with automatic tool change, such as CNC drills. In the case of manual replacement, a simple mechanism for releasing or clamping the tool, or screwing in a special insert in which the tool is stored, is usually sufficient.

Při požadavku vysoké produktivity práce je však nutno využívat u vrtacích vřeten automatickou výměnu nástrojů, která vyžaduje speciální konstrukčně složité zařízení, ovládané většinou dálkově pomocí hydraulického či pneumatického systému.However, when high productivity is required, it is necessary to use automatic tool change for drilling spindles, which requires a special constructionally complicated device, mostly operated remotely by means of a hydraulic or pneumatic system.

Hlavním společným znakem těchto zařízení je vyvinutí určité síly, potřebné pro uvolnění upínacích prvků pro vlastní nástroj, např. kleštiny, která je většinou s výhodou uložena přímo do kuželového otvoru umístěném do osy rotoru hnací jednotky. Tato osa s rotorem je kromě vysokých nároků na přesné vyvážení uložena do speciálních vysokootáčkových ložisek, která jsou schopna zachycovat pouze malé axiální tlaky.The main common feature of these devices is to exert some force necessary to release the clamping elements for the tool itself, e.g. a collet, which is usually preferably fitted directly into the tapered bore located in the rotor axis of the drive unit. In addition to high precision balancing, this rotor axis is mounted in special high-speed bearings capable of absorbing only small axial pressures.

Při uvolňování vlastní kleštiny nástroje z úložného kuželu dochází však vlivem sil překonávajících odpor upínacích pružin a odpor tření vlastní samosvorné kleštiny v kuželovém uložení, k vysokému namáhání speciálních vysokootáčkových ložisek osy rotoru hnací jednotky, pro které nejsou tato zpravidla konstruována. Tímto statickým zatížením dochází tak k jejich deformacím, což značně snižuje životnost celého vrtacího vřetene.When releasing the tool collet from the bearing cone, however, due to forces overcoming the resistance of the clamping springs and the friction resistance of the self-locking collet in the conical bearing, high stresses of special high-speed bearings of the rotor axis of the drive unit occur. This static load causes their deformation, which greatly reduces the life of the entire drill spindle.

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny řešením pneumatického zařízení pro upínání nástrojů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že v základním tělese vřetene je umístěn plovoucí pneumatický válec, v jehož vnitřní části je uložen ovládací píst, jehož dvojstranná pístnice prochází jedním koncem vodicím otvorem v záklopce a je v kontaktu se seřizovacím šroubem. Druhý konec pístnice je uložen do vodícího ložiska na němž je současně ukotvena tlačná pružina. Plovoucí pneumatický válec je dále prodloužen nástavcem opatřeným v koncové části záchytným ozubem obemykajíclm závěrnou hlavici osy rotoru hnací jednotky.The above-mentioned disadvantages are overcome by the solution of the pneumatic tool-holding device according to the invention, characterized in that a floating pneumatic cylinder is placed in the base of the spindle body, the inner part of which houses a control piston. and is in contact with the adjusting screw. The other end of the piston rod is mounted in a guide bearing on which the compression spring is also anchored. The floating pneumatic cylinder is further extended by an extension provided in the end part with a retaining tooth to encircle the lock head of the rotor of the drive unit.

Pokrok dosažený vynálezem spočívá v tom, že při automatické výměně pracovního nástroje pomocí pneumatického systému, nedochází při tlaku pístnice na odpružené táhlo kleštiny k přenosu axiálních sil na vlastní úložná spec. vysokootáčková ložiska rotoru hnací jednotky, čímž je zamezeno jejich případné deformaci při překročení meze statické axiální únosnosti .The progress achieved by the invention is that, when the tool is automatically replaced by a pneumatic system, axial forces are not transmitted to the bearing specimen when the piston rod is pressed against the spring-loaded collet rod. high-speed bearings of the drive unit rotor, thereby preventing their possible deformation when exceeding the static axial load limit.

Na připojeném výkresu je znázorněno schematické uspořádání vrtacího vřetene s pneumatickým upínáním nástrojů.The attached drawing shows a schematic arrangement of a drill spindle with pneumatic tool clamping.

V základním tělese 2 vřetene je uložen suvně plovoucí pneumatický válec 2 uzavřený těsně záklopkou 2· ^Ve vnitřní části plovoucího pneumatického válce 2 je uložen suvně ovládací píst £, který je spojen pevně s pístnicí 2 procházející otvorem v záklopce 2· Jeden konec pístnice je v kontaktu se seřizovacím šroubem 2/ zatím co druhý konec pístnice prochází suvně vodicím ložiskem 2» umístěným na nástavci S, pevně spojeném s pneumatickým válcem 2· Mezi vodicím ložiskem 2 ^a ovládacím pístem 4 je uložena na pístnici 2 tlačná pružina 2· Vlastní nástavec 8 v jehož otvoru je uloženo již jmenované vodicí ložisko 2 je ^v konečné části opatřen záchytným ozubem 10 obemykajíclm závěrnou hlavici 11 v ose rotoru 12 hnací jednotky.In the spindle base 2 there is a sliding floating pneumatic cylinder 2 closed by a tightly flap 2 ^{In the} inner part of the floating pneumatic cylinder 2 a sliding control piston 6 is mounted, which is fixedly connected to the piston rod 2 passing through the hole in the flap 2. with the adjusting screw 2 / while the other end of the piston rod passes through the guide bearing 2 »located on the extension S, firmly connected to the pneumatic cylinder 2 · A compression spring 2 is mounted on the piston rod 2 between the guide bearing 2 ^{and the} control piston. ^{In the} final part, the guide bearing 2 is provided with a retaining tooth 10 surrounding the locking head 11 in the rotor axis 12 of the drive unit.

Do otvoru závěrně hlavice 11 rotoru, je pak suvně uložena talířová opěrka 13 pevně spojená pomocí ovládacího táhla 14 procházejícího volně osou rotoru 12 hnací jednotky, s kleštinou 15 sloužící pro upnutí nástroje 16 a uloženou do kuželového vedení 17 upxaveném v ose rotoru 12 hnací jednotky.The plate support 13 is then slidably received in the bore of the rotor head 11, rigidly connected by a control rod 14 extending freely through the axis of the drive unit rotor 12, with a collet 15 for clamping the tool 16 and supported in a conical guide 17 mounted in the axis of the drive unit.

Mezi Selem závěrné hlavice 11 a Selem talířové opěrky 13 je konečně umístěna upínací pružina 18.Finally, a clamping spring 18 is positioned between the selector of the closure head 11 and the selector of the disc support 13.

Popsané zařízení umožňuje při vlastním provozu vyloučit jakýkoliv přenos axiálních sil na spec. vysokootáčková ložiska. Toho je docíleno konstrukčním řešením, kde při výměně nástroje je do vnitřního prostoru plovoucího válce 2_, vymezeného záklopkou 2 a ovládacím pístem _4 zaveden vstupním otvorem 19 tlakový vzduch, který proti tlaku direktivní pružiny 2 začne posouvat plovoucí pneumatický válec 2 od pevného dorazu na tělese 2 ^a® ^se zcela vymezí vůle X a záchytný ozub 10 nástavce 3 dosedne na čelo závěrné hlavice 11 osy rotoru 12.The described device allows to eliminate any transfer of axial forces to the spec. high speed bearings. This is achieved by a design where, when the tool is changed, compressed air is introduced into the interior of the floating cylinder 2 delimited by the flap 2 and the piston 4 through the inlet 19, which begins to move the floating pneumatic cylinder 2 away from the fixed stop on the body 2. ^{and the} clearance X ^is completely defined and the retaining tooth 10 of the extension 3 abuts the face of the locking head 11 of the rotor axis 12.

Dalším působením tlaku je již v pevně zakotveném pneumatickém válci 2 posouván pouze ovládací píst £, pevně spojený s pístnicí 2·By further pressure application, only the actuating piston 6, fixedly connected to the piston rod 2, is displaced in the fixed pneumatic cylinder 2.

Po vymezení vůle Y se dotkne konec pístnice 2 čela talířové opěrky 13 a po překonání direktivních sil, odvozených jednak od tlačné pružiny 2» jednak od upínací pružiny 18, vysune pístnice 2 prostřednictvím ovládacího táhla 14 vlastní kleštinu 15 z kuželového vedení 17, čímž je nástroj 16 uvolněn, či v případě uzavření tlaku vzduchu upnut.After the clearance Y has been restrained, the end of the piston rod 2 contacts the face of the disc support 13 and after overcoming the directing forces derived both from the compression spring 2 and the clamping spring 18, the piston 2 extends its own collet 15 from the conical guide 17 via the control rod 14. 16 or, if the air pressure is closed, is clamped.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Pneumatic device for automatic tool clamping of spindles, characterized in that a floating pneumatic cylinder (2) closed by a flap (3) and equipped with a control piston (4), whose double piston rod (5) passes through one the other end of the piston rod (5) is received in a guide bearing (7) on which the pressure spring (9) is fixed at the same time, while the fixed the extension (8) of the floating pneumatic cylinder (2) is provided in the end part with a retaining tooth (10) enclosing the locking head (11) in the axis of the drive unit rotor (12).

1 drawing