DE10031027A1 - Spindel in einer Werkzeugmaschine - Google Patents
Spindel in einer WerkzeugmaschineInfo
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Abstract
Eine Spindel (10) in einer Werkzeugmaschine weist eine Achse (46), eine in der Achse (46) liegende Aufnahme (34) für einen Schaft (30) eines Werkzeughalters (14) sowie einen Spannmechanismus zum axialen Fixieren des Schaftes (30) in der Aufnahme (34) auf. Der Spannmechanismus enthält einen axial verschiebbaren Spanndorn (18) sowie mindestens ein auf einem Umfang des Spanndorns (18) angeordnetes Segment (60), das bei axialer Verschiebung des Spanndorns (18) mittels einer zwischen dem Spanndorn (18) und den Segmenten (60) wirkenden ersten Führung (50/64, 54/78, 68/70, 72/92) zwischen einer ersten und einer zweiten radialen Betriebsstellungen radial bewegbar ist. In der ersten Betriebsstellung fixiert es den Schaft (30) formschlüssig in der Aufnahme (34). Ferner ist eine zweite Führung (76/100) vorgesehen, mittels der das mindestens eine Segment (60) in der zweiten Betriebsstellung sowie in jeder Zwischenposition zwischen der ersten und der zweiten Betriebsstellung definiert gehalten wird (Fig. 1).
Description
Die Erfindung betrifft eine Spindel in einer Werkzeugmaschine
mit einer Achse, mit einer in der Achse liegenden Aufnahme für
einen Schaft eines Werkzeughalters und mit einem Spannmechanis
mus zum axialen Fixieren des Schaftes in der Aufnahme, wobei
der Spannmechanismus einen axial verschiebbaren Spanndorn sowie
mindestens ein auf einem Umfang des Spanndorns angeordnetes
Segment enthält, das bei axialer Verschiebung des Spanndorns
mittels einer zwischen dem Spanndorn und den Segmenten wirken
den ersten Führung zwischen einer ersten und einer zweiten ra
dialen Betriebsstellung axial bewegbar ist und in der ersten
Betriebsstellung den Schaft formschlüssig in der Aufnahme fi
xiert.
Eine Spindel mit einem derartigen Spannmechanismus ist bekannt,
beispielsweise aus Bearbeitungszentren der Typenreihe "FZ" der
Anmelderin.
Bei den bekannten Spannmechanismen wird der Werkzeughalter mit
seinem Außenkegel in eine komplementäre innenkegelige Aufnahme
des Spindelkopfs eingeschoben. Ein Spanndorn des Spannmechanis
mus taucht dann in eine entsprechende Aufnahme im Schaft des
Werkzeughalters ein. Der Spanndorn ist mittels einer axial an
geordneten Zugstange axial verfahrbar. Zum Einspannen des Werk
zeughalters befindet sich der Spanndorn in einer vorgeschobenen
Betriebsstellung. Am Außenumfang des Spanndorns sind über den
Umfang verteilt mehrere Segmente angeordnet. Die Segmente lau
fen am vorderen Ende in eine verdickten Kopf aus, der sich in
dieser Betriebsstellung radial innen befindet. Wenn nun nach
dem Einschieben des Schaftes in die Aufnahme des Spindelkopfes
die Zugstange eingezogen wird, wird der Spanndorn mitgenommen.
Über ein System von Gleitschrägen bewegen sich dann die Segmen
te radial nach außen. Die verdickten Köpfe der Segmente greifen
dann hinter entsprechende Vorsprünge in der Aufnahme im Schaft
des Werkzeughalters, so daß dieser formschlüssig axial fixiert
wird.
In axialer Richtung hinter dem Spanndorn befindet sich eine
Krone mit mehreren über den Umfang verteilten Ausnehmungen, in
denen die rückwärtigen Enden der Segmente gehalten sind. Die
Krone liegt über weitere Führungsschrägen an den Segmenten an.
Beim Spannen des Spannmechanismus wird die Krone gegen die
Kraft einer Feder nach hinten geschoben. Heim Entspannen des
Spannmechanismus drückt die Feder die Krone wieder nach vorne,
wobei die Schrägführung zwischen Krone und Segmenten bewirkt,
daß diese wieder in ihre radial innere Betriebsstellung gelan
gen.
Bei diesen herkömmlichen Spannmechanismen kann nun eine Fehl
funktion dadurch auftreten, daß die Segmente sowohl in ihrer
radial inneren Betriebsstellung (bei entspanntem Spannmechanis
mus) wie auch in den Zwischenpositionen zwischen den beiden Be
triebsstellungen undefinierte Lagen einnehmen. Dies gilt insbe
sondere für das axial vordere Ende der Segmente. Diese könnten
beispielsweise nicht in ihre radial innere Betriebsstellung zu
rückkehren, obwohl die Segmente vom hinteren Ende her durch die
unter Federkraft vorlaufende Krone entsprechend bewegt werden.
Wenn dann die Segmente mit ihrem vorderen Ende in einer undefi
nierten Lage sind, kann es beim Einsetzen des nächsten Werk
zeughalters zu Fehlfunktionen kommen. Insbesondere kann bereits
eine formschlüssige Verbindung zwischen Werkzeughalter und
Spindelaufnahme hergestellt werden, die bewirkt, daß der Werk
zeughalter bereits in diesem Zeitpunkt von der mit langsamer
Kupplungsdrehzahl umlaufenden Aufnahme der Spindel mitgenommen
wird. Dann kann aber die herkömmliche Verbindung zwischen einem
Nutenstein und einer Nut zwischen Aufnahme und Werkzeughalter
nicht eingreifen, so daß keine arbeitsfähige Verbindung zwi
schen Werkzeughalter und Spindel hergestellt wird.
Außerdem kann bei derartig undefinierten Situationen eine Be
schädigung der Segmente eintreten.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine
Spindel der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden,
daß die vorstehend genannten Probleme vermieden werden. Insbe
sondere soll ein sicheres Einkuppeln des Werkzeughalters in die
Spindel erreicht und es sollen Beschädigungen an den Elementen
des Spannmechanismus vermieden werden.
Diese Aufgabe wird bei der Spindel der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine zweite Führung vorge
sehen ist, mittels der das mindestens eine Segment in der zwei
ten Betriebsstellung sowie in jeder Zwischenposition zwischen
der ersten und der zweiten Betriebsstellung definiert gehalten
wird.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Wei
se vollkommen gelöst.
Die zweite Führung gewährleistet nämlich, daß sich alle Segmen
te stets in einer definierten Position befinden, also auch und
gerade in den beiden Betriebsstellungen, die den radialen End
lagen entsprechen. Es ist auf diese Weise sichergestellt, daß
ein neuer Werkzeughalter immer unter definierten Bedingungen
mit seinem Schaft in die Aufnahme der Spindel eingesetzt werden
kann und dort nach kurzem Suchlauf der Spindelaufnahme mit der
Kupplungsdrehzahl auch die formschlüssige Verbindung zwischen
Nutenstein und Nut hergestellt wird, so daß der Werkzeughalter
nicht nur in der richtigen Winkellage eingespannt ist sondern
auch eine zuverlässige kraftschlüssige Verbindung im Bereich
des Kegelsitzes zwischen Schaft und Aufnahme hergestellt ist.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Spin
del erstreckt sich das mindestens eine Segment entlang der Ach
se, wobei die erste Führung an beiden axialen Enden und die
zweite Führung nur an einem axialen Ende des Segments angreift.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die zweite Führung auf das
notwendige Minimum beschränkt werden kann und dadurch eine ko
stengünstige und baulich einfache Lösung möglich ist.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des vorgenannten Ausfüh
rungsbeispiels greift die zweite Führung am von der Aufnahme
wegweisenden axialen Ende des mindestens einen Segments an.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Elemente der zweiten
Führung nach hinten in die Spindel verlegt werden können, so
daß im vorderen Bereich keine störenden Einbauten erforderlich
sind.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfin
dung greift die ersten Führung in der zweiten Betriebsstellung
nur am von der Aufnahme wegweisenden axialen Ende des minde
stens einen Segments an.
Diese dem Stand der Technik entsprechende Merkmalsgruppe hat
sich in der Praxis bewährt und bedeutet, daß die erfindungsge
mäß vorgesehenen Maßnahmen auch bei im übrigen herkömmlichen
Spannmechanismen eingesetzt und diese gegebenenfalls auch nach
gerüstet werden können.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgese
hen, daß die Führungen als Schrägführungen ausgebildet sind,
wobei das mindestens eine Segment vorzugsweise eine im Radial
schnitt im wesentlichen kreisbogenförmige Gestalt aufweist und
die Schrägführungen durch konische Schrägen gebildet werden.
Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß an sich bekannte und be
währte Elemente für die Schrägführungen eingesetzt werden kön
nen. Mittels einer einzigen axial gerichteten Kraft lassen sich
auf diese Weise alle Führungsbewegungen erzeugen bzw. davon ab
leiten.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist in an sich bekannter
Weise bevorzugt, wenn eine Mehrzahl von Segmenten über einen
Außenumfang des Spanndorns verteilt angeordnet sind.
Dann ist ebenfalls in Übereinstimmung mit bekannten Anordnungen
bevorzugt, wenn die Segmente an ihrem von der Aufnahme abge
wandten Ende in einer gemeinsamen Krone gehalten sind, wobei
die Krone mit ersten konischen Schrägen versehen ist, die mit
zweiten konischen Schrägen an den Segmenten als Bestandteil der
ersten Führung zusammenarbeiten.
Auch hier gilt, daß in vorteilhafter Weise bei der Erfindung
möglich ist, eine Vielzahl von bewährten konstruktiven Elemen
ten beizubehalten.
Dies gilt unter anderem auch dafür, daß die Krone beim axialen
Verschieben des Spanndorns gegen die Kraft einer Feder axial
verspannt wird, wobei weiter vorzugsweise die Feder in der
zweiten Betriebsstellung entspannt ist.
Schließlich ist bei einer derartigen Krone erfindungsgemäß vor
gesehen, daß sie einen die Feder haltenden zylindrischen Ab
schnitt sowie eine Mehrzahl von axial vorstehenden Schuhen auf
weist, an denen die ersten konischen Schrägen angeformt sind.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird nun weiterhin in vor
teilhafter Weise vorgesehen, daß im axialen Bereich der Krone
eine zur Krone koaxial ausgebildete Hülse angeordnet ist, wobei
die Hülse mit dritten konischen Schrägen versehen ist, die mit
vierzehn konischen Schrägen an den Segmenten als zweite Führung
zusammenarbeiten.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine besonders kompakte An
ordnung entsteht, die von ihren baulichen Abmessungen nicht
größer sein muß als herkömmliche Anordnungen mit einer derarti
gen Krone. Auf diese Weise ist es möglich, bekannte Systeme er
findungsgemäß nachzurüsten.
In diesem Zusammenhang ist weiter bevorzugt, wenn die er
ste/zweite Schräge entgegengesetzt zu der dritten/vierten
Schräge geneigt ist.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch unterschiedlich ge
richtete Kräfte die gewünschte Halterung der Elemente in den
Zwischenpositionen und in der zweiten Betriebsstellung sicher
gewährleistet werden kann.
Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, wenn die Hülse
axial fest angeordnet ist.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß ein besonders einfacher Be
wegungsablauf entsteht, weil für die zweite Führung keine ge
sonderte Kraftquelle oder Kraftableitung erforderlich ist, es
vielmehr ausreicht, wenn sich die Hülse an der Spindel abstüt
zen kann.
Gemäß zwei bevorzugten Varianten dieser Ausführungsbeispiele
kann sich entweder die Krone radial außen und die Hülse radial
innen befinden oder auch umgekehrt. Beide Ausführungsvarianten
haben für sich genommen konstruktive Vorteile, die je nach Ein
satzfall genutzt werden können.
Im Falle einer radial außen liegenden Krone ist ferner bevor
zugt, wenn diese in einer Bohrung der Spindel geführt ist, wie
man dies von herkömmlichen Anordnungen dieser Art bereits
kennt.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung der beige
fügten Zeichnung. Es versteht sich, daß die vorstehend genann
ten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur
in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den
Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Ausführungsbeispiel ei
ner erfindungsgemäßen Spindel, in einer ersten Betriebsstellung,
in der sich ein Spannmechanismus der
Anordnung im ungespannten Zustand befindet;
Fig. 2 eine Darstellung, ähnlich Fig. 1, jedoch für eine
zweite Betriebsstellung, in der ein Werkzeughalter
in die Spindel eingespannt ist;
Fig. 3 im vergrößerten Maßstab und als perspektivische An
sicht ein Detail aus einem Segment, wie es bei der
Spindel gemäß Fig. 1 und 2 verwendet wird.
In den Figuren bezeichnet 10 als Ganzes eine Spindel einer
Werkzeugmaschine, beispielsweise eines Bearbeitungszentrums,
wie es zum Ausführen von programmgesteuerten Bohr-, Fräs- und
anderen Arbeiten eingesetzt wird. Die Spindel 10 umfaßt einen
Spindelkopf 12, der im dargestellten Ausführungsbeispiel nach
unten weist. Dies ist jedoch nicht einschränkend zu verstehen,
weil auch Werkzeugmaschinen mit horizontalachsiger Spindel be
kannt sind.
Im Spindelkopf 12 ist ein Werkzeughalter 14 gehalten, von dem
in Fig. 1 und 2 nur das obere Ende strichpunktiert angedeutet
ist. Zum Einziehen und Festhalten des Werkzeughalters 14 dient
eine Spannzange 16, die am unteren Ende einen Spanndorn 18 auf
weist. Der Spanndorn 18 hat an seinem unteren Ende eine erste
Aufnahme 20, in die ein Zapfen 22 des Werkzeughalters 14 ein
greift.
In der in Fig. 1 gezeichneten Lösestellung, in der noch keine
feste Verbindung zwischen Werkzeughalter 14 und Spindelkopf 12
vorhanden ist, befindet sich ein vorderes Ende 24 des Spanndorns
18 gerade in Anlage an einem Boden 26 in einer zweiten,
nach oben gerichteten Aufnahme 28 des Werkzeughalters 14.
Der Werkzeughalter 14 weist am oberen Ende einen Schaft mit ei
nem Außenkegel auf, wobei der Außenkegel 30 die konische Außen
umfangsfläche eines Halses 32 bildet. Der Hals 32 ist mit einer
Hinterschneidung 33 versehen.
In dazu komplementärer Weise ist der Spindelkopf 12 an seinem
nach unten weisenden Ende mit einer dritten Aufnahme versehen,
die durch einen Innenkegel 34 gebildet wird.
Wenn der Werkzeughalter 14 mit seinem Schaft und Außenkegel 30
von unten in die dritte Aufnahme mit dem Innenkegel 34 einge
schoben wird, so geschieht dies, bis der Werkzeughalter 14 und
der Spindelkopf 12 in einer Radialebene 36 aneinander stoßen.
Im Bereich dieser Radialebene 36 befindet sich auch eine
Indexiervorrichtung 38 mit einem Nutenstein und einer Nut, wo
bei sich üblicherweise der Nutenstein am Spindelkopf 12 und die
Nut am Werkzeughalter 14 befindet. Beim Einkuppeln des Werk
zeughalters 14 in den Spindelkopf 12 läuft der Spindelkopf 12
in herkömmlicher Weise mit geringer Drehzahl, der sogenannten
Kupplungsdrehzahl um, bis der Nutenstein in die Nut einfällt.
Damit ist der Werkzeughalter 14 in Umfangsrichtung in einer
indexierten Position festgelegt.
Die Spannzange 16 ist in ihrem hinteren Bereich 40 mit einem
Innengewinde 42 versehen, in das eine Zugstange 41 einge
schraubt ist.
Alle vorgenannten Elemente sind im wesentlichen rotationssymme
trisch ausgebildet und zwar in Bezug auf eine Achse 46 der
Spindel 10.
Die Zugstange 44 kann in Richtung der Achse 46 in an sich be
kannter Weise verschoben werden, wie mit einem Pfeil 48 ange
deutet.
Der Spanndorn 18 ist an seinem in Fig. 1 und 2 unteren Ende et
was verdickt, wobei im Übergangsbereich zur Verdickung eine er
ste Schräge 50 angebracht ist. Von der ersten Schräge 50 ver
läuft die Spannzange 16 dann in axialer Richtung nach oben in
einem zylindrischen Bereich 52, um sich dann über eine zweite
Schräge 54 wieder zu verjüngen.
Wenn im Rahmen der vorliegenden Anmeldung von "Schräge" die Re
de ist, so sind darunter aufgrund der im wesentlichen rotati
onssymmetrischen Ausbildung der verwendeten Elemente, minde
stens aber der kreisbogenförmigen Ausbildung, vorzugsweise je
weils konische Flächen zu verstehen.
Auf dem zylindrischen Bereich 52 und den Schrägen 50 und 54 der
Spannzange 16 liegen in der in Fig. 1 gezeigten Betriebsstel
lung Segmente 60 auf. Segmente dieser Art sind an sich bekannt.
In der Praxis wird eine Mehrzahl derartiger Segmente über den
Umfang des Spanndorns 18 gleichmäßig verteilt vorgesehen.
Die Segmente 60 sind an ihrem unteren Ende mit einem verdickten
Kopf 62 versehen. An dessen Innenseite ist eine dritte Schräge
64 ausgebildet, die komplementär zur ersten Schräge 50 ausge
bildet ist. Nach oben schließt sich dann in den Segmenten 60
ein mittlerer Abschnitt 65 an, der radial verhältnismäßig dünn
ausgebildet ist. An den mittleren Abschnitt 65 schließt sich
dann oben ein Führungsabschnitt 66 an, der wiederum radial dic
ker gestaltet ist.
Der Führungsabschnitt 66 ist in Fig. 3 in vergrößertem Maßstab
und perspektivisch dargestellt, um das Verständnis der Erfin
dung zu erleichtern.
Der Führungsabschnitt 66 weist demgemäß eine vierte Schräge 68
auf, die sich an der Außenseite der Segmente 60 befindet und
sich im dargestellten Ausführungsbeispiel in axialer Richtung
nach oben und außen erstreckt.
Eine fünfte Schräge 70 ist in dazu komplementärer Weise am Ge
häuse des Spindelkopfes 12 ausgebildet.
Eine sechste Schräge 72 ist an der Oberseite des Führungsab
schnitts 66 vorgesehen, wobei diese sechste Schräge 72 entge
gengesetzt zur vierten Schräge 68, d. h. nach oben und innen ge
richtet ist.
Wie bereits erwähnt wurde, sind mehrere Segmente 60 über den
Umfang des Spanndorns 18 herum verteilt vorgesehen. Jedes Seg
ment 60 hat daher im Radialschnitt eine kreisbogenförmige Ge
stalt. Am oberen Ende des Führungsabschnitts 66 teilt sich die
ser noch einmal gabelförmig auf, wobei die bereits erwähnte
sechste Schräge 72 sich am Grunde der Gabel befindet
(vergleiche Fig. 3), während sich rechts und links von der
sechsten Schräge 72 zinkenartige Verlängerungen 74 nach oben
erstrecken, die an ihrem oberen Ende mit einer siebten Schräge
76 versehen sind. Die siebte Schräge 76 ist wiederum nach oben
und außen gerichtet.
Schließlich ist an der inneren Unterseite der Führungsabschnit
te 68 noch jeweils eine achte Schräge 78 angebracht, die radial
nach oben und innen verläuft. Diese achte Schräge 78 ist kom
plementär zur zweiten Schräge 54 am oberen Ende der Spannzange
16 ausgebildet.
Zur Fixierung der Segmente 60 in Umfangsrichtung und zu deren
axialer Führung ist im hinteren Bereich der Aufnahmeöffnung des
Spindelkopfes 12 noch eine Krone 80 vorgesehen. Die Krone 80
ist an ihrem Umfang mit axialen Schlitzen versehen, in die die
Führungsabschnitte 66 der Segmente 60 eingreifen und teilweise
darin laufen.
Die Krone 80 ist nach oben hin mit einem zylindrischen Ab
schnitt 82 versehen, der in einer komplementären Bohrung 84 am
oberen Ende der Aufnahmeöffnung des Spindelkopfes 12 läuft.
Axial nach unten hin wird die Krone 80 durch eine Mehrzahl von
ersten Schuhen 86 gebildet. Eine Rückstellfeder 88 ist in axia
ler Richtung zwischen der Rückseite der ersten Schuhe 86 und
einem Topf 90 gehalten, der das obere Ende der Aufnahmebohrung
im Spindelkopf 12 bildet.
Axial nach unten sind die ersten Schuhe 86 mit einer neunten
Schräge 92 versehen, die komplementär zur sechsten Schräge 72
ausgebildet ist.
Schließlich befindet sich im axialen Bereich der Krone 80 noch
eine Hülse 96, die sich axial fest nach oben gegen den Topf 90
abstützt. Die Hülse 96 ist nach unten mit einer Mehrzahl von
zweiten Schuhen 98 versehen, die nach unten hin eine zehnte
Schräge 100 aufweisen. Die zehnte Schräge 100 ist komplementär
zur siebten Schräge 76 ausgebildet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die Hülse 96
radial innen und die Krone 80 radial außen. Es ist jedoch auch
möglich, die Funktionen in der radialen Reihenfolge zu vertau
schen und demgemäß die Krone radial nach innen und die Hülse
radial nach außen zu legen.
Die Wirkungsweise der Spindel 10 soll nun erläutert werden:
Wie bereits weiter oben erwähnt wurde, zeigt Fig. 1 den Zustand
der Spindel 10, in dem der Werkzeughalter 14 noch nicht einge
spannt ist. Der Werkzeughalter 14 ist vielmehr lediglich lose
von unten in die Aufnahmeöffnung des Spindelkopfes 12 einge
setzt worden, bis der Werkzeughalter 14 und der Spindelkopf 12
in der radialen Ebene 36 aneinander liegen.
Man erkennt aus Fig. 1 deutlich, daß die Segmente 60 dicht am
Umfang der Spannzange 16 anliegen. Die radiale Störkontur von
Spannzange 16 und Segmenten 60 ist daher kleiner als der Innen
durchmesser des Halses 32.
Folglich ist es möglich, den Werkzeughalter mit seinem Schaft
oder Außenkegel 30 nach oben in die Aufnahmeöffnung des Spin
delkopfes 12 einzuführen, wobei die Spannzange 16 mit den Segmenten
60 dann in die zweite Aufnahme 28 am oberen Ende des
Werkzeughalters 14 eingreift.
In diesem Zustand ist die Feder 88 entspannt und die Krone 80
befindet sich in einer unteren Betriebsstellung. Dies ist oben
rechts in Fig. 1 mit dem Abstand D veranschaulicht, den das
rückwärtige Ende des zylindrischen Abschnittes 82 der Krone 80
vom oberen Ende der Aufnahmebohrung im Spindelkopf 12 einhält.
Zum Spannen des Werkzeughalters 14 im Spindelkopf 12 wird nun
die Zugstange 44 in Richtung des Pfeils 48 nach oben gezogen.
Diese Zugbewegung bewirkt, daß sich die Segmente 60 axial rela
tiv zum Spanndorn 18 verschieben. Die Segmente 60 sind nämlich
axial relativ zum Spanndorn 18 beweglich. Wenn nun der Spann
dorn 18 nach oben gezogen wird, gleiten die verdickten Köpfe 62
der Segmente 60 über die Führung der Schrägen 50/64 auf das
verdickte untere Ende des Spanndorns 18 auf und damit radial
nach außen. Dies hat zur Folge, daß sich die verdickten Köpfe
62 in die Hinterschneidung 33 legen und damit den Werkzeughal
ter 14 im Spindelkopf 12 fixieren.
Gleichzeitig werden die Segmente 60 auch an ihrem axial oberen
Ende radial nach außen bewegt. Dies wird zum einen dadurch be
wirkt, daß der Spanndorn 18 mit der zweiten Schräge 54 an sei
nem axial hinteren Ende auf der achten Schräge 78 am unteren
und inneren Ende des Führungsabschnitts 66 läuft und der Füh
rungsabschnitt 66 gleichzeitig mit seiner unten und außen gele
genen, vierten Schräge 68 auf die fünfte Schräge 70 im Gehäuse
des Spindelkopfes 12 aufläuft.
Gleichzeitig wird über eine weitere Führung, die durch die
sechste Schräge 72 zusammen mit der neunten Schräge 92 gebildet
wird, die Krone 80 axial nach oben geschoben und zwar gegen die
Kraft der Feder 88. Der am rückwärtigen Ende des zylindrischen
Abschnitts 82 eingehaltene Abstand D (Fig. 1) verringert sich
daher zu d (Fig. 2).
Die Spindel 10 befindet sich nun in der zweiten Betriebsstel
lung gemäß Fig. 2, in der der Werkzeughalter 14 fest in den
Spindelkopf 12 eingespannt ist.
Wenn nun für einen nachfolgenden Lösevorgang die Zugstange 44
wieder nach unten gedrückt wird, wie mit einem Pfeil 102 in
Fig. 2 angedeutet, so bedeutet dies zunächst nur, daß die
Spannzange 16 axial nach unten verschoben wird.
Damit auch die Segmente 60 aus der Betriebsstellung gemäß Fig.
2 in die Betriebsstellung gemäß Fig. 1 zurückkehren, entspannt
sich die Feder 88 und drückt die Krone 80 nach unten, woraufhin
die Segmente 60 über die Führung der Schrägen 72/92 axial nach
unten und gleichzeitig radial nach innen bewegt werden.
Da dieser im Stand der Technik an sich bekannte Schritt nicht
immer einwandfrei gelingt, weil das untere Ende der Segmente
60, insbesondere die verdickten Köpfe 62 durchaus auch in einer
Zwischenposition verharren können, ist erfindungsgemäß eine zu
sätzliche Führung vorgesehen, die sowohl in der ersten Be
triebsstellung gemäß Fig. 1 wie auch in allen Zwischenpositio
nen bis zur zweiten Betriebsstellung gemäß Fig. 2 wirkt.
Diese weitere Führung wird durch die siebte Schräge 76 zusammen
mit der zehnten Schräge 100 gebildet.
Wie man nämlich deutlich aus den Fig. 1 und 2 erkennt, ist die
se Führung während des gesamten Arbeitsspiels zwischen den bei
den Betriebsstellungen im Eingriff, wobei die Hülse 96, an der
sich die zehnte Schräge 100 befindet, axial fest gelagert ist.
Da bei der Rückkehr der Segmente 60 von der gespannten Be
triebsstellung gemäß Fig. 2 in die gelöste Betriebsstellung ge
mäß Fig. 1 die Vorschubkraft über die Führung 72/92 aufgebracht
wird, ist zur Stabilisierung die weitere Führung 76/100 in um
gekehrter Weise gerichtet, so daß auf diese Weise ein uner
wünschtes Verkippen der unteren Enden der Segmente 60 in radia
ler Richtung sicher vermieden wird. Die Führung 72/92 liegt
nämlich auf einem sich nach unten öffnenden Konus, während die
zusätzliche Führung 76/100 einen nach oben geöffneten Konus de
finiert.
Claims (17)
1. Spindel in einer Werkzeugmaschine mit einer Achse (46),
mit einer in der Achse (46) liegenden Aufnahme (34) für
einen Schaft (30) eines Werkzeughalters (14), und mit ei
nem Spannmechanismus zum axialen Fixieren des Schaftes
(30) in der Aufnahme (34), wobei der Spannmechanismus ei
nen axial verschiebbaren Spanndorn (18) sowie mindestens
ein auf einem Umfang des Spanndorns (18) angeordnetes
Segment (60) enthält, das bei axialer Verschiebung des
Spanndorns (18) mittels einer zwischen dem Spanndorn (18)
und den Segmenten (60) wirkenden ersten Führung (50/64,
54/78, 68/70, 72/92) zwischen einer ersten und einer
zweiten radialen Betriebsstellung radial bewegbar ist und
in der ersten Betriebsstellung den Schaft (30) form
schlüssig in der Aufnahme (34) fixiert, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine zweite Führung (76/100) vorgesehen
ist, mittels der das mindestens eine Segment (60) in der
zweiten Betriebsstellung sowie in jeder Zwischenposition
zwischen der ersten und der zweiten Betriebsstellung de
finiert gehalten wird.
2. Spindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
mindestens eine Segment (60) sich entlang der Achse (46)
erstreckt, daß die erste Führung (50/64, 54/78, 68/70,
72/92) an beiden axialen Enden und die zweite Führung
(76/100) nur an einem axialen Ende des Segments (60) an
greift.
3. Spindel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
zweite Führung (76/100) am von der Aufnahme (34) weg wei
senden axialen Ende des mindestens einen Segments (60)
angreift.
4. Spindel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Führung (50/64,
54/78, 68/70, 72/92) in der zweiten Betriebsstellung nur
am von der Aufnahme (34) weg weisenden axialen Ende des
mindestens einen Segments (60) angreift.
5. Spindel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen (50/64, 54/78,
68/70, 72/92; 76/100) als Schrägführungen ausgebildet
sind.
6. Spindel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
mindestens eine Segment (60) eine im Radialschnitt im we
sentlichen kreisbogenförmige Gestalt aufweist und daß die
Schrägführungen (50/64, 54/78, 68/70, 72/92; 76/100)
durch konischen Schrägen (50, 54, 64, 68, 70, 72, 76, 78,
92, 100) gebildet werden.
7. Spindel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Segmenten
(60) über einen Außenumfang des Spanndorns (18) verteilt
angeordnet ist.
8. Spindel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Segmente (60) an ihrem von der Aufnahme (34) abgewandten
Ende in einer gemeinsamen Krone (80) gehalten sind, und
daß die Krone (80) mit ersten konischen Schrägen (92)
versehen ist, die mit zweiten konischen Schrägen (72) an
den Segmenten (60) als Bestandteil der ersten Führung
(50/64, 54/78, 68/70, 72/92) zusammenarbeiten.
9. Spindel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Krone (80) beim axialen Verschieben des Spanndorns (18)
gegen die Kraft einer Feder (88) axial verspannt wird.
10. Spindel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Feder (88) in der zweiten Betriebsstellung entspannt ist.
11. Spindel nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Krone (80) einen die Feder (88) haltenden, zylin
drischen Abschnitt (82) sowie eine Mehrzahl von axial
vorstehenden Schuhen (86) aufweist, an denen die ersten
konischen Schrägen (92) angeformt sind.
12. Spindel nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß im axialen Bereich der Krone
(80) eine zur Krone (80) koaxial ausgebildete Hülse (96)
angeordnet ist und daß die Hülse (96) mit dritten koni
schen Schrägen (100) versehen ist, die mit vierten koni
schen Schrägen (76) an den Segmenten (60) als zweite Füh
rung (76/100) zusammenarbeiten.
13. Spindel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
erste/zweite Schräge (92/72) entgegengesetzt zur drit
ten/vierten Schräge (100/76) geneigt ist.
14. Spindel nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hülse (96) axial fest angeordnet ist.
15. Spindel nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Krone (80) sich radial
außen und die Hülse (96) sich radial innen befindet.
16. Spindel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die
Krone (80) in einer Bohrung (84) der Spindel (10) geführt
ist.
17. Spindel nach einem oder mehreren der Ansprüch 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Krone sich radial innen
und die Hülse sich radial außen befindet.
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