DD145606A1

DD145606A1 - Einrichtung zum automatischen loesen der spannung eines werkzeuges

Info

Publication number: DD145606A1
Application number: DD21524679A
Authority: DD
Inventors: Rudolf Meinl; Dietmar Vogel
Original assignee: Rudolf Meinl; Dietmar Vogel
Priority date: 1979-08-29
Filing date: 1979-08-29
Publication date: 1980-12-24
Also published as: DD145606B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum automatischen Loesen der Spannung eines Werkzeuges, welches von einer Werkzeugspanneinrichtung in einer Spindel mittels Federkraft gespannt ist, wobei hinter der im Inneren der Spindel angeordneten Werkzeugspanneinrichtung eine druckbeaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet ist. Ziel der Erfindung ist es, die beim Loesen des Werkzeuges auftretende Belastung der Lager der Spindel zu minimieren bzw. zu beseitigen. Es wird die Aufgabe geloest, die fuer das Loesen der Werkzeugspannung aufzubringende Kraft vor dem Erreichen der Lager der Spindel zu kompensieren. Das Wesen der Erfindung ist gekennzeichnet durch den einseitig, entgegengesetzt der Kolbenbewegung bei Beaufschlagung des Kolbens, laengsachsverschiebbar in einem feststehenden Gehaeuse gelagerten und an seinem der Spindel zugewandten Ende diese formschluessig hintergreifenden Zylinder.

Description

Titel der Erfindung

Einrichtung zum automatischen Lösen der Spannung eines · ¥/erkzeuges

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum automatischen Lösen der Spannung eines Y/erkzeuges, welches von einer Werkseugspanneinrichtung in einer Spindel mittels Federkraft gespannt ist, wobei hinter der im Inneren der Spindel angeordneten Werkzeugspanneinrichtung eine druckbeaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet ist, deren Kolben über ein axial verschiebbares Betätigungsglied mit der Werkzeugspanneinrichtung beim Lösen der Werkzeugspannung in Verbindung kommt, vorzugsweise bei einer Haupt= spindel einer Werkzeugmaschine_β

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Eine Einrichtung zum automatischen Lösen der Spannung eines Werkzeuges der oben beschriebenen Art ist aus der DE-AS 1 245 250 bekannt· Hier wird ein Werkzeug in einer, im Inneren der Spindel konzentrisch ange ordne ten ^Y/e rkzeugspanneinrichtung gespannt»

Die Spannung wird mittels eines, im Inneren der Werkzeugspanneinrichtung konzentrisch angeordneten, längsaxial

verschiebbaren Betätigungsgliedes aufrecht erhalten» Das JBetätigungsglied ist in seiner Endlage durch eine, gegen seinen am Ende befindlichen Bund wirkende, vorgespannte Druckfeder bei gespanntem Werkzeug fixiert· Hinter dem Betätigungsglied ist längsfluchtend mit diesem eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit in einer Hülse gelagert. Die Hülse umgreift das Spindelende und ist fest mit diesem verbunden· Die axiale Lage der Kolben-Zylinder-Einheit ist in der Hülse fixiert und ihre Drehwinkellage zur Hülse imd Spindel unveränderlich·

Die Hülse ist in einer zweiten Hülse mittels Mut und Feder längsachsverschiebbar gelagert· Diese zeite Hülse ist im Spindelstock axial fixiert und drehbar gelagert· Ihr Antrieb erfolgt über ein Getriebe durch einen .Antriebsmotor· Das hintere Ende der Kolben-Zylinder-Einheit ist an eine Druckflüssigkeit-Speiseleitung angeschlossen·

Zum Zweck des Lö'sens der Spannung des Werkzeuges in der Spindel wird die hintere Seite des Kolbens mit Druckflüssigkeit über die Speiseleitung beaufschlagt· Dadurch verschiebt sich der Kolben nach vorn und die an seiner Vorderseite angeordnete Kolbenstange gleitet aus dem Zylinder heraus· Die Kolbenstange kommt mit dem Betätigungsglied der Werkzeugspanneinrichtung in Kontakt und verschiebt dieses in Richtung des Spindelkopfes unter Überwindung der entgegengerichtet wirkenden Federkraft der vorgespannten Druckfeder·

Damit wird das Werkzeug in der Werkzeugspanneinrichtung am Spindelkopf freigegeben und kann der Spindel entnommen werdenο

Der JÜTachteil dieser Einrichtung ist neben dem relativ großen fertigungstechnischen Aufwand insbesondere die Tatsache, daß der Kraftfluß beim Lösen des Werkzeuges über die lager der Spindel geht und diese dabei' hoch belastet werden bzw· beschädigt werden können«

Da die Kraft zum lösen des Werkzeuges wesentlich größer als die Spannkraft sein muß, wird dadurch entweder die . Größe der Spannkraft nach oben eingegrenzt oder die Lager müssen wesentlich größer dimensioniert werden· Beide Maßnahmen wirken sich negativ in Hinsicht auf maximale Zerspamingsparämeter aus»

Hydraulische Einrichtungen zur Kompensation von auf die Spindel wirkenden Axialkräften sind an sich bekannt. So ist aus der DE-JlS 2 158 850 eine Einrichtung zur Kompensation der von einer-Zentrierspitze eines Reitstockes euf die" Spindel wirkenden Kraft und aus der DE-OS 2 317 eine Einrichtung zum Ausgleich der von einem als Tischantrieb dienenden Arbeitszylinder einer Reibschweißmaschine auf die Spindel ausgeübten Kraft bekannt geworden· Nachteilig bei beiden Einrichtungen ist, daß rotierende Teile mit der Druckflüssigkeit auf der Spindelsei.te beaufschlagt werden· Dadurch ergeben sich erhebliche Dichtungsund Ölerwärmungsprobleme·

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Einrichtung zum automatischen lösen der Spannung eines Werkzeuges in einer Spindel, wobei die beim Losen des Werkzeuges auftretende Belastung der Lager der Spindel minimiert bzw» beseitigt wird« Durch die Minimierung bzw· Beseitigung der Belastung der Lager beim Lösen der Werkzeugspannung können die Spannkräfte für das Werkzeug bei gleicher Dimensionierung der Lager erhöht werden, wodurch eine v/eitere Erhöhung der Zerspanungsparameter möglich wird·

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zum automatischen Lösen der Spannung eines Werkzeuges, welches von einer Werkzeugspanneinrichtung in einer Spindel mittels Federkraft gespannt ist, wobei hinter der im Inneren der Spindel angeordneten Werkzeugspanneinrichtung eine druckbeaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet ist, deren Kolben über ein axial verschiebbares Betätigungsglied mit der Werkzeugspanneinrichtung beim Lösen der Werkzeugspannung in Verbindung kommt, vorzugsweise bei einer Hauptspindel einer Werkzeugmaschine, zu schaffen, wobei die von dem Kolben für das Lösen der Werkzeugspannung auf das axial verschiebbare Betätigungsglied aufgebrachte Kraft vor dem Erreichen der Lager der Spindel kompensiert wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Zylinder, entgegengesetzt der Kolbenbewegung bei Beaufschlagung des Kolbens, einseitig längsachsverschiebbar in einem feststehenden Gehäuse gelagert ist und daß der Zy~ linder an seinem der Spindel zugewandten Ende diese formschlüssig hintergreift·

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vorzugsweise vor, daß an dem der Spindel zugewandten Ende des Zylinders ein im Radialschnitt G~fönniger Ring mit dem Zylinder fest verbunden iste

Weiterhin ist es zweckmäßig, daß der C-förmige Ring mittels eines an seiner Kreisringfläche angeordneten Bundes über eine außenperiphere Ringnut des Zylinders mit diesem verbunden ist.

Vorzugsweise ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der C-förmige Ring mit einer in seiner Kreisscheibe befindlichen Bohrung in einer außen·» peripheren Ringnut der Spindel sitzt.

Die vorzugsweise Ausgestaltung' der Erfindung sieht weiter vor, daß der Durchmesser der Bohrung in der Kreisscheibe des C-förmigen Ringes größer als der Durchmesser des Grundes der Ringnut der Spindel, und die Dicke der Kreisscheibe des C-förmigen Ringes kleiner als die Breite der·Ringnut der Spindel ist.

Weiterhin ist es zweckmäßig, daß die Endlage des Kolbens im Zylinder im drucklosen. Zustand der Kolben-Zylinder» Einheit mittels einer, im Inneren des Zylinders angeordneten und sich-gegen je einen Bund des Kolbens und des Zylinders abstützenden, vorgespannten Druckfeder fixiert ist. -

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vorzugsweise vor, daß die Endlage des Zylinders im Gehäuse im drucklosen Zustand der Kolben-Zylinder-Einheit mittels mehrerer, in der Kreisringfläche des C-förmigen Ringes angeordneten und sich gegen die innere Gehäusewand abstützenden, vorgespannter Druckfedern fixiert ist.

Ausfilhrungsbeispiel,

Die Erfindung wird sachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die dazugehörige Zeichnung zeigt oberhalb der Mittellinie einen Längs-Halbschnitt der erfindungsgemäßen Einrichtung im gespannten Zustand und unterhalb der Mittellinie einen Längs-Halbschnitt der erfind«33,gsgemäßen Vorrichtung im gelösten Zustand·

Ein Werkzeug 1 ist in einer nicht dargestellten Werkzeugspanneinrichtuisig, die im Inneren einer Spindel 2 angeordnet ist, gespannt.

Mngsachsfluchtend feit dieser Werkzeugspanneinrichtung ist hinter ihr und «lern Spindelende 3 eine druckbeaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheit 4 angeordnet» Zwischen der Werkzeugs-paiineinrichtung und der Kolben-Zylinder-Einheit 4 ist; im Inneren der Spindel 2 ein längsachsverschieblsaras Betätigungsglied 5 angeordnet. Der Zylinder 6 der -Kolben- Zylinder-Einheit 4 ist, entgegengesetzt der KoöLfoenbewegung bei Beaufschlagung des Kolbens 7, einseitig längsachsverschiebbar in einem Gehäuse 8 gelagert. Am dem der Spindel 2 zugewandten Ende des Zylinders 6 ist sein im Radialschnitt C-förmiger Ring 9 mittels eines an seiner Kreisringfläche angeordneten Bundes 10 über- eine außenperiphere Ringnut 11 des Zylinders 6 fest miifc dem Zylinder 6 verbunden. Der C»fÖrniige Ring 9 sitzt mit einer in seiner Kreisscheibe befindlichen Bohrung 12 in einer außenperipheren Ringnut 13 der Spindel 2» Der Durchmesser der Bohrung 12 in der Kreisscheibe des C-förmigen Ringes 9 ist größer als der Durchmesser des Grundes der Ringnut 13 der Spindel 2 und die Dicke der Kreisscheibe.des C~förmigen Ringes 9 ist-kleiner* als die Breite der Ringnut 13 der Spindel 2.

Die Endlage des Kolbens 7 ist im Zylinder 6 im drucklosen Zustand der Kolben-Zylinder-Einheit 4 mittels einer, im Inneren des Zylinders 6 angeordneten und sich gegen g'e einen Bund 14» 15 des Kolbens 7 und des Zylinders 6 abstützenden, vorgespannten Druckfeder 16 • fixiert. Die Endlage des Zylinders 6'im Gehäuse 8 im drucklosen Zustand der Kolben-Zylinder-Einheit ist mittels mehrerer, in der Kreisringfläche des C-förmigen Ringes 9 angeordneten und sich gegen die innere Gehäusewand 17 abstützenden, vorgespannter Druckfedern 18 fixiert. -An dem der Spindel 2 abgewandten Ende des Zylinders 6 ist eine Druckmittel-Speiseleitung 19 angeschlossen·

. Zum Zweck des Lö'sens der Spannung des Werkzeuges 1 wird die der Spindel 2 abgewandte Seite des Kolbens 7 über die Druckmittel-Speiseleitung 19 mit einem Druckmittel beaufschlagt« Dadurch verschiebt sich der Kolben 7 inRichtung der Spindel 2 und bewegt das Betätigungsglied in Richtung des Y/erkzeuges 1, wodurch die Werkzeugspanneinrichtung in der Spindel 2 die Werkzeugspannung löst void, das Werkzeug 1 freigibt· Bei Beaufschlagung des Kolbens 7 wird gleichzeitig der Zylinder 6 beaufschlagt und gleitet,- entgegengesetzt der Kolbenbewegung bei Beaufschlagung des Kolbens 7, aus dem Gehäuse 8 heraus« Dabei wird der auf dem Zylinder 6 festsitzende C-fönnige Ring 9 gegen die vorgespannten Druckfedern 18 zur Gehäusewand 17 und auf der Spindel 2 zum Spindelende hin bewegt, wodurch die Kreisscheibe des C-förmigen Ringes 9 am Spindelende 3 zur Anlage kommt und auf die Spindel 2 eine längsaxiale Zugkraft ausübt. Der axial maximal mögliche Weg des Zylinders 6 muß größer sein als das beidseitige axiale Spiel s der Kreisscheibe des

, C-förmigen Ringes 9 in der Ringnut 13 der Spindel 2.

Somit wird die vom "Kolben 7 über das Betätigungsglied 5 auf die Spindel 2 ausgeübte axiale Druckkraft mittels der vom Zylinder 6 über den C-förmigen Ring 9 auf die Spindel 2 ausgeübte Zugkraft vor dem Erreichen der Lagerung der Spindel 2 kompensiert.

Beim Abschalten der Förderung des Druckmittels zwecks Spannen des Werkzeuges 1 in der Werkzeugspanneinrichtung in der Spindel 2 wird der Kolben 7 durch die vorgespannte Druckfeder 16 in seine Ausgangsstellung im Zylinder 6 und das Betätigungsglied 5 durch die Werkzeugspanneinrichtung in seine axiale Ausgangsstellung in der Spindel 2 gebracht« Der Zylinder 6 wird durch die in der Kreisringfläche des C-förmigen Ringes 9 angeordneten vorgespannte» Druckfedern 18 in seine Ausgangsstellung im Gehäuse 8 imd vom Zylinder 6 der C-f örmige Ring in seine Ausgangsstellung in Bezug auf die Ringnut 13 der Spindel 2 bewegt· Das axiale Spiel s der Kreisscheibe des Ringes 9 in der Ringnut 13 stellt sich wieder zu beiden Seiten gleichgroß ein· Dadurch wird erreicht, daß alle Q?eile der erfindungsgemäßen Einrichtung bei sich drehender Spindel 2 mit dieser berührungslos sind und somit in Ruhe bleiben*

Der Yorteil dieser Lösung ist, daß die zum Lösen des Werkzeuges aufgebrachte Kraft vor dem Erreichen der Lager der Spindel durch eine entgegengesetzt gerichtete Kraft kompensiert wird· Dadurch ist es möglich, die Spannkraft für das Werkzeug bei gleicher Dimensionierung der lager der Spindel zn erhöhen. Das läßt eine gezielte Steigerung der Zerspanmigsparameter zu·

Es liegt im Rahmen, der Erfindung, die Funktion des Zylinders 6 und des Kolbens 7 zu vertauschen sowie die Druckfedern 16 und 18 durch andere geeignete, z» B. druckmittelbetätigte, Elemente zu ersetzen« Im Sinne der Erfindung ist es unerheblich, ob ein Werkzeug oder ein Werkzeugträger o. äo gespannt wird.«

Claims

Erfindungsanspruch

1· Einrichtung zum automatischen Lösen der Spannung eines Werkzeuges, welches von einer Werkzeugspanneinrichtung in einer Spindel mittels Federkraft gespannt ist, wobei hinter der im Inneren der Spindel angeordneten Werkzeugspanneinrichtung eine druckbeaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet ist, deren Kolben über ein axial verschiebbares Betätigungsglied mit der Werkzeugspanneinrichtung beim Lösen der V/erkzeugspannung in Verbindung·kommt, vorzugsweise bei einer Hauptspindel einer Werkzeugmaschine,
gekennzeichnet dadurch,

daß der Zylinder (6), entgegengesetzt der Kolbenbewegung bei Beaufschlagung des Kolbens (7), einseitig längsachsverschiebbar in einem feststehenden Gehäuse (8) gelagert ist und daß der Zylinder (6) an seinem der Spindel (2) zugewandten Ende diese formschlüssig hintergreift.

2, Einrichtung nach Punkt 1,
gekennzeichnet dadurch,

daß an dem der Spindel (2) zugewandten Ende des Zylinders (6) ein im Rädialschnitt C-förmiger Ring (9) mit dem Zylinder (6) fest verbunden ist·

3* Einrichtung nach Punkt 1 und 2, ' ·

gekennzeichnet dadurch,

daß der C-förmige Ring (9) mittels eines an seiner Kreisringfläche angeordneten Bundes (10) über eine außenperiphere Ringnut (11) des Zylinders (6) mit diesem verbunden ist»

4· Einrichtung nach !Punkt 1 bis 3» .
gekennzeichnet dadurch,

daß der C-förmige Ring (9) mit einer in seiner Kreisscheibe befindlichen Bohrung (12) in einer außenperipheren Ringnut (13) der Spindel sitzt·

5· Einrichtung nach. Punkt 1 bis 4»
gekennzeichnet dadurch,

daß der Durchmesser der Bohrung (12) in der Kreisscheibe des C-förmigen Ringes (9) größer als der Durchmesser des Grundes der Ringnut (13) der Spindel (2) und die Dicke der Kreisscheibe des C-förmigen Ringes (9) kleiner als die Breite der Ringnut (13) der Spindel (2) ist. -. ·.

6» Einrichtung nach Punkt 1,
gekennzeichnet dadurch,

daß die Endlage des Kolbens (7) im Zylinder (6) im drucklosen Zustand der Kolben-Zylinder-Einheit (4) mittels einer, im Inneren des Zylinders (6) angeordneten und sich gegen Je einen Bund (14; 15) des Kolbens (7) und des Zylinders (6) abstützenden, vorgespannten Druckfeder (16) fixiert ist»

7· Einrichtung nach Punkt 1 und 2,
gekennzeichnet dadurch,

daß die Endlage des Zylinders (6) im Gehäuse (8) im drucklosen Zustand der Kolben-Zylinder-Einheit (4) mittels mehrerer, in der Kreisringfläche des C-förmigen Ringes (9) angeordneten und sich gegen die innere Gehäusewand (17) abstützenden, vorgespannter Druckfedern(18) fixiert ist·