DD145606B1 - Einrichtung zum automatischen loesen der spannung eines werkzeuges - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft 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 druckbeaufschiagbare Kolbpn-Zylinder-Einheit angeordnet ist. Ziel der Erfindung ist es, die beim Lösen des Werkzeuges auftretende Belastung der Lager der Spindel zu minimieren bzw. zu beseitigen. Es wird die Aufgabe gelöst, die für das Lösen 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, längsachsverschiebbar in einem feststehenden Gehäuse gelagerten und an seinem der Spindel zugewandten Ende diese formschlüssig hintergreifenden Zylinder.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum automatischen Losen der Spannung eines Werkzeuges, welches von einer Werkzeugspanneinnchtung 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 Betatigungsglied mit der Werkzeugspanneinrichtung beim Losen der Werkzeugspannung in Verbindung kommt, vorzugsweise bei einer Hauptspindel einer Werkzeugmaschine.

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Eine Einrichtung zum automatischen Losen der Spannung eines Werkzeuges der oben beschriebenen Art ist aus der DE-AS 1 245250 bekannt. Hier wird ein Werkzeug in einer, im Inneren der Spindel konzentrisch angeordneten, Werkzeugspanneinrichtung gespannt.

Die Spannung wird mittels eines, im Inneren der Werkzeugspanneinrichtung konzentrisch angeordneten, langsaxial verschiebbaren Betatigungsgliedes aufrechterhalten Das Betatigungsglied ist in seiner Endlage durch eine, gegen seinen am Ende befindlichen Bund wirkende, vorgespannte Druckfeder bei gespanntem Werkzeug fixiert. Hinter dem Betatigungsglied ist langsfluchtend 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 und Spindel unveränderlich

Die Hülse ist in einer zweiten Hülse mittels Nut und Feder langsachsverschiebbar gelagert Diese zweite Hülse ist im Spindelstock axial fixiert und drehbar gelagert. Ihr Antrieb erfolgt über ein Getriebe durch einen Antriebsmotor Das hintere Ende der KoI ben-Zylinder-Emheit ist an eine Druckflussigkeit-Speiseleitung angeschlossen

Zum Zweck des Losens 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 Betatigungsglied der Werkzeugspanneinnchtung in Kontakt und verschiebt dieses in Richtung des Spmdelkopfes unter Überwindung der entgegengerichtet wirkenden Federkraft der vorgespannten Druckfeder

Damit wird das Werkzeug in der Werkzeugspanneinnchtung am Spindelkopf freigegeben und kann der Spindel entnommen werden.

Der Nachteil dieser Einrichtung ist neben dem relativ großen fertigungstechnischen Aufwand insbesondere die Tatsache, daß der Kraftfluß beim Losen des Werkzeuges über die Lager der Spindel geht und diese dabei noch belastet werden bzw beschädigt werden können.

Da die Kraft zum Losen des Werkzeuges wesentlich großer als dte Spannkraft sein muß, wird dadurch entweder die Große der Spannkraft nach oben eingegrenzt oder die Lager müssen wesentlich großer dimensioniert werden Beide Maßnahmen wirken sich negativ in Hinsicht auf maximale Zerspanungsparameter aus

Hydraulische Einrichtungen zur Kompensation von auf die Spindel wirkenden Axialkraften sind an sich bekannt So ist aus der DE-AS 2158850 eine Einrichtung zur Kompensation der von einer Zentrierspitze eines Reitstockes auf die Spindel wirkenden Kraft und aus der DE-OS 2317204 eine Einrichtung zum Ausgleich der von einem als Tischantneb dienenden Arbeitszylinder einer Reibschweißmaschine auf die Spindel ausgeübten Kraft bekannt geworden Nachteilig bei beiden Einrichtungen ist, daß rotierende Teile mit der Druckflüssigkeit auf der Spmdelseite beaufschlagt werden Dadurch ergeben sich erhebliche Dichtungs- und Olerwarmungsprobleme

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Einrichtung zum automatischen Losen 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 Losen der Werkzeugspannung können die Spannkräfte fur das Werkzeug bei gleicher Dimensionierung der Lager erhöht werden, wodurch eine weitere Erhöhung der Zerspanungsparameter möglich wird

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht dann, eine Einrichtung zum automatischen Losen 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 Betatigungsglied mit der Werkzeugspanneinrichtung beim Losen der Werkzeugspannung in Verbindung kommt, vorzugsweise bei einer Hauptspindel einer Werkzeugmaschine, zu schaffen, wobei die von dem Kolben fur das Losen der Werkzeugspannung auf das axial verschiebbare Betatigungsglied aufgebrachte Kraft vor dem Erreichen der Lager der Spindel kompensiert wird

Erfindungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelost, daß der Zylinder, entgegengesetzt der Kolbenbewegung bei Beaufschlagung des Kolbens, einseitig langsachsverschiebbar in einem feststehenden Gehäuse gelagert ist und daß der Zylinder 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 C-formiger Ring mit dem Zylinder fest verbunden ist

Weiterhin ist es zweckmäßig, daß der C-formige Ring mitteils eines an seiner Kreisringflache angeordneten Bundes über eine außenperiphere Ringnut des Zylinders mit diesem verbunden ist

Vorzugsweise ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der C formige Ring mit einer in seiner Kreisscheibe befindlichen Bohrung in einer außenperipheren Ringnut der Spindel sitzt

Die vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung sieht weiter vor, daß der Durchmesser der Bohrung in der Kreisscheibe des C formigen Ringes großer als der Durchmesser des Grundes der Ringnut der Spindel und die Dicke der Kreisscheibe des C formigen 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 abstutzenden, 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 Kreisringflache des C-formigen Ringes angeordneten und sich gegen die innere Gehausewand abstutzenden, vorgespannter Druckfedern fixiert ist

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausfuhrungsbeispiel naher erläutert Die dazugehörige Zeichnung zeigt oberhalb der Mittellinie einen Langs-Halbschnitt der erfindungsgemaßen Einrichtung im gespannten Zustand und unterhalb der Mittellinie einen Langs-Halbschnitt der erfindungsgemaßen Vorrichtung im gelosten Zustand Ein Werkzeug 1 ist in einer nicht dargestellten Werkzeugspanneinrichtung, die im Inneren einer Spindel 2 angeordnet ist, gespannt

Langsachsfluchtend mit dieser Werkzeugspanneinrichtung ist hinter ihr und dem Spindelende 3 eine druckbeaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheit 4 angeordnet Zwischen der Werkzeugspanneinrichtung und der Kolben-Zylinder-Einheit 4 ist im Inneren der Spindel 2 ein langsachsverschiebbares Betatigungsglied 5 angeordnet Der Zylinder 6 der Kolben-Zylinder-E'nheit 4 ist, entgegengesetzt der Kolbenbewegung bei Beaufschlagung des Kolbens 7, einseitig langsachsverschiebbar in einem Gehäuse 8 gelagert An dem der Spindel 2 zugewandten Ende des Zylinders 6 ist ein im Radialschnitt C-formiger Ring 9 mittels eines an seiner Kreisringflache angeordneten Bundes 10 über eine außenperiphere Ringnut 11 des Zylinders 6 fest mit dem Zylinder 6 verbunden Der C formige 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-formigen Ringes 9 ist großer als der Durchmesser des Grundes der Ringnut 13 der Spindel 2 und die Dicke der Kreisscheibe des C formigen 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 je einen Bund 14, 15 des Kolbens 7 und des Zylinders 6 abstutzenden, vorgespannten Druckfeder 16 fixiert Die Endlage des Zylinders 6 im Gehäuse 8 im drucklosen Zustand der Kolben-Zylinder-Einheit ist mittels mehrerer, in der Kreisringflache des C-formigen Ringes 9 angeordneten und sich gegen die innere Gehausewand 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 Lösens 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 in Richtung der Spindel 2 und bewegt das Betätigungsglied 5 in Richtung des Werkzeuges 1, wodurch die Werkzeugspanneinrichtung in der Spindel 2 die Werkzeugspannung löst und 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-förmige Ring 9 gegen die vorgespannten Druckfedern 18 zur Gehäusewand und auf der Spindel 2 zum Spindelende 3 hm 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 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 vorgespannten Druckfedern 18"in seine Ausgangsstellung im Gehäuse 8 und vom Zylinder 6 der C-förmige Ring 9 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 Teile der erfindungsgemäßen Einrichtung bei sich drehender Spindel 2 mit dieser berührungslos sind und somit in Ruhe bleiben.

Der Vorteil 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 zu erhöhen. Das läßt eine gezielte Steigerung der Zerspanungsparameter 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.a. gespannt wird.

Claims (7)

1. Einrichtung zum automatischen Losen 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 Losen der Werkzeugspannung in Verbindung kommt, vorzugsweise bei einer Hauptspindel einer Werkzeugmaschine, gekennzeichnet dadurch, daß der Zylinder (6), entgegengesetzt der Kolbenbewegung bei Beaufschlagung des Kolbens (7), einseitig langsachsverschiebbar 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 Radialschnitt C-formiger Ring (9) mit dem Zylinder (6) fest verbunden ist.

3. Einrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der C-förmige Ring (9) mit einem an seiner Kreisringfläche angeordneten Bund (10) in eine außenperiphere Ringnut (11) des Zylinders (6) eingreift.

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) großer als der Durchmesser des Grundes der Ringnut (13) der Spindel (2) und die Dicke der Kreisscheibe des C-formigen Ringes (9) kleiner als die Breite der Ringnut (13) der Spindel (2) ist.

6. Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß im Inneren des Zylinders (6) eine vorgespannte Druckfeder (16) zwischen einem Bund (15) des Zylinders (6) und einem Bund (14) des Kolbens (7) angeordnet ist.

7. Einrichtung nach Puntk 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen der Kreisringfläche des C-förmigen Ringes (9) und der inneren Gehäusewand (17) des Gehäuses (8) mehrere vorgespannte Druckfedern (18) angeordnet sind.