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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Reinigen einer Werkzeugaufnahme gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 14 und 17. Genauer gesagt beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Reinigen einer Werkzeugaufnahme einer Werkzeugwechselvorrichtung vor dem Einführendes Werkzeugkegels in die Werkzeugmaschine bzw. nach dem Ausführen desselben aus der Werkzeugmaschine.
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Im Stand der Technik sind zahlreiche Vorrichtungen zum Reinigen einer Werkzeugaufnahme bekannt. So ist beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung
EP 0 420 039 A2 eine Reinigungsvorrichtung gezeigt, bei der ein Werkzeugkegel in eine Reinigungskammer eingeführt wird, wobei die Plananlage des Werkzeugkegels die Reinigungskammer druckdicht abschließt. Anschließend wird eine Reinigungsflüssigkeit in den Raum zwischen der Wand der Reinigungskammer und der Mantelflache des Werkzeugkegels eingeführt und in dem Reinigungsfluid wird eine Stromung erzeugt, die Spane und andere Verschmutzungen wie beispielsweise Schmiermittelreste von der Mantelflache des Werkzeugkegels entfernt.
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Alternativ dazu kann gemaß dieser Patentanmeldung auch ein Ultraschallwellenerzeuger verwendet werden, der das Loslösen der Späne und Verschmutzungen von der Mantelfläche des Werkzeugkegels verbessert. Bei einer weiteren Alternative dieser Patentanmeldung wird ein Reinigungsfluid aus Düsen auf die Mantelfläche des Werkzeugkegels aufgesprüht, wobei sich die Dusen an einem Gestell befinden, das sich um die Achse des Werkzeugkegels dreht. Auf diese Weise rotieren die Düsen um die Werkzeugaufnahme herum und das Reinigungsfluid wird auf die komplette Mantelfläche des Werkzeugkegels verteilt gespruht, um die Verschmutzungen zu lösen und zu entfernen.
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In der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2005 104 096 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung einer Zerspanungsmaschine gezeigt, bei dem ein Kühlmittel auch als Reinigungsfluid verwendet wird. Genauer gesagt wird, während die Werkzeugaufnahme in die Werkzeugmaschine eingebracht wird, ein Strahl von Kühlmittel aus dem Kuhlmittelkanal in der Mitte der Spindel auf die Mantelfläche des Werkzeugkegels aufgesprüht, um dadurch Verschmutzungen, die sich an der Mantelfläche des Werkzeugkegels befinden, loszulosen und zu entfernen.
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Darüber hinaus sind in der europäischen Patentanmeldung
EP 1 179 388 A2 verschiedene Reinigungsvorrichtungen gezeigt, die Bürsten zum Reinigen der Mantelfläche des Werkzeugkegels der Werkzeugaufnahme verwenden. Im Stand der Technik sind aber auch Reinigungsvorrichtungen bekannt, die über eine Art Schabklinge verfugen, welche Verschmutzungen direkt von der Mantelfläche des Werkzeugkegels der Werkzeugaufnahme abstreift. Bei den meisten Reinigungsvorrichtungen kommt Reinigungsfluid zumindest als zusätzliches Reinigungsmittel zum Einsatz. Bei einigen dieser Vorrichtungen und Verfahren wird das an der Mantelfläche verbleibende Reinigungsfluid anschließend durch Aufbringen von Druckluft entfernt bzw. getrocknet.
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Druckluft wird häufig zum Reinigen von Werkzeugkegeln eingesetzt, zumeist allerdings um eine grobe Reinigung der Werkzeugaufnahme vor dem Einsetzen in eine Bearbeitungsspindel oder in ein Magazin zu bewirken. Jedoch ist die Verwendung von Druckluft als alleiniges Reinigungsmittel in einer Reinigungskammer im Stand der Technik sehr selten, da ein Reinigen mit Hilfe von Druckluft als wenig effektiv beurteilt wird.
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In der europäischen Patentanmeldung
EP 1 364 744 A1 ist eine Vorrichtung zum Reinigen eines Werkzeugkegels gezeigt, die uber zahlreiche Düsen verfügt, aus welchen ein Reinigungsfluid in tangentialer Richtung an die Mantelfläche des Werkzeugkegels der Werkzeugaufnahme gesprüht wird, um dadurch die Verschmutzungen zu lösen. Diese Vorrichtung bildet den nächstliegenden Stand der Technik für die vorliegende Erfindung.
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Druckluft als Reinigungsfluid hat den Vorteil, dass es keine Auffangvorrichtung braucht, um ein Entweichen bzw. eine Verschmutzung der Werkzeugmaschine mit dem Reinigungsfluid zu vermeiden. Zudem steht Druckluft an den meisten Maschinen zur Verfügung und kann ohne zusätzlichen Aufwand verwendet werden.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reinigen einer Werkzeugaufnahme bereit zu stellen, die mit einfachen Mitteln eine grundliche und sichere Reinigung der zu reinigenden Flächen der Werkzeugaufnahme sicherstellen.
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Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zum Reinigen einer Werkzeugaufnahme gemäß den Ansprüchen 1 und 17 und durch ein Verfahren zum Reinigen einer Werkzeugaufnahme gemäß dem Anspruch 14 gelöst.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Vorrichtung zum Reinigen einer Werkzeugaufnahme eine Reinigungskammer, in die zumindest ein Werkzeugkegel einer zu reinigenden Werkzeugaufnahme einführbar ist, und eine Vielzahl von Reinigungsdüsen, die in der Reinigungskammer angeordnet sind, um ein Reinigungsfluid auf die zu reinigenden Flächen der Werkzeugaufnahme aufzuspruhen. Darüber hinaus weist die Vielzahl von Reinigungsdüsen mindestens zwei Gruppen von Reinigungsdüsen auf, wobei die Reinigungsdüsen einer ersten Gruppe von Reinigungsdüsen in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse der zu reinigenden Werkzeugaufnahme gegenüber der radialen Richtung um einen Winkel α gedreht sind, um eine erste Strömung des Reinigungsfluid um die Achse der Werkzeugaufnahme herum entlang den zu reinigenden Flachen zu erzeugen, und die Reinigungsdüsen einer zweiten Gruppe von Reinigungsdüsen in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse der zu reinigenden Werkzeugaufnahme gegenüber der radialen Richtung um einen Winkel β gedreht sind, um eine zweite Strömung des Reinigungsfluids um die Achse der Werkzeugaufnahme herum entlang den zu reinigenden Flächen in entgegen gesetzter Richtung zu der ersten Strömung zu erzeugen.
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Mit solch einer Vorrichtung kann ein Reinigungsfluid so aus den Düsen ausgestoßen werden, dass eine Strömung entlang der zu reinigenden Flachen erzeugt wird, wobei die Verschmutzungen, die sich an den zu reinigenden Flachen befinden, durch diese Strömung gelost und abtransportiert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausfuhrungsform dieses Aspekts der Erfindung beinhaltet die zu reinigende Fläche der Werkzeugaufnahme die Mantelfläche des Werkzeugkegels. In diesem Fall sind die Düsen so angeordnet, dass das Reinigungsfluid auf die Mantelfläche der Werkzeugaufnahme aufgebracht wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausfuhrungsform dieses Aspekts der Erfindung beinhalten die zu reinigenden Flächen der Werkzeugaufnahme die Mantelflache und die Plananlage des Werkzeugkegels. In diesem Fall sind zusatzlich Düsen vorgesehen, welche das Reinigungsfluid auf die Plananlage des Werkzeugkegels aufbringen, um auch die Plananlage zu reinigen. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn an der Plananlage befindliche Verschmutzungen und Spane verhindern können, dass der Werkzeugkegel passgenau in die Werkzeugmaschine eingebracht wird, sodass es zu Schiefstellungen der Werkzeugachse gegenuber der Werkzeugmaschinenachse kommen kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform dieses Aspekts der vorliegenden Erfindung sind die Reinigungsdusen so angeordnet, dass die Düsenöffnungen jeder Gruppe von Reinigungsdüsen in mindestens einer Ebene senkrecht zur Mittelachse der zu reinigenden Werkzeugaufnahme in umlaufender Richtung gleichmaßig verteilt sind, um mindestens einen Ring von Dusenoffnungen einer Gruppe von Reinigungsdüsen zu bilden. Gemäß diesem Aspekt sind die Düsenöffnungen nicht beliebig oder willkürlich über die zu reinigenden Flachen verteilt, sondern sind vielmehr so angeordnet, dass sie sich in diskreten Ebenen befinden.
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Innerhalb einer Ebene befinden sich dann gemäß diesem Aspekt der Erfindung nur Düsenöffnungen, die zu einer Gruppe von Dusenöffnungen gehören. Auf diese Art und Weise lassen sich die umlaufenden Strömungen von Reinigungsfluid präzise erzeugen.
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Fur den Fall, dass nur die Mantelfläche des Werkzeugkegels der Werkzeugaufnahme zu reinigen ist, können beispielsweise 2 Ringe für jede Gruppe von Reinigungsdüsen vorgesehen sein. Wenn die Plananlage ebenfalls zu reinigen ist, kann von jeder Gruppe von Reinigungsdüsen beispielsweise noch ein weiterer Ring vorgesehen sein.
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Es ist aber auch denkbar, dass die Dusen so angeordnet sind, dass sich die Düsenöffnungen von zwei Gruppen von Reinigungsdüsen in einer Ebene befinden. In diesem Fall sind die Reinigungsdüsen der einen Gruppe von Reinigungsdüsen in einem anderen Winkel zu der zu reinigenden Fläche der Werkzeugaufnahme in einer Ebene, die die Mittelachse der Werkzeugaufnahme beinhaltet, angeordnet, sodass die Düsen der beiden Gruppen von Düsen separat mit Reinigungsfluid gespeist werden können. Auf diese Art und Weise konnen zum Beispiel zwei Ringe von Reinigungsdusen für die Mantelfläche des Werkzeugkegels vorgesehen sein und gegebenenfalls ein weiterer Ring für die Plananlage. In allen Fällen kann die Anzahl der Ringe von Reinigungsdüsen jedoch an die Größe der Werkzeugaufnahme angepasst werden, so können beispielsweise auch je drei oder vier Ringe jeder Gruppe von Reinigungsdusen für die Mantelflache des Werkzeugkegels vorgesehen sein oder auch drei oder vier Ringe mit Düsen aus beiden Gruppen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung werden die Reinigungsdüsen eines Rings von Düsenöffnungen durch einen gemeinsamen Ringkanal gespeist. Auf diese Art und Weise lasst sich eine gleichmaßige Beaufschlagung der Düsen mit Reinigungsfluid leicht erzielen. Von dem Ringkanal wird dann das Reinigungsfluid durch die Reinigungsdusen zu der Werkzeugaufnahme geleitet. Somit wird fur einen Ring von Reinigungsdusen, die durch einen Ringkanal gespeist werden, nur eine Zuleitung für das Reinigungsfluid benötigt. Bei kombinierten Ringen mir Reinigungsdusen aus beiden Gruppen sind dementsprechend zwei Ringkanäle vorgesehen, die jeweils nur die Reinigungsdusen der entsprechenden Gruppe speisen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung sind jeweils ein Ring von Düsenöffnungen der ersten Gruppe von Reinigungsdüsen und ein Ring von Düsenöffnungen der zweiten Gruppe von Reinigungsdüsen in direkter Nachbarschaft angeordnet. Dies bedeutet, dass jeweils zwei Ringe von Düsenöffnungen von Reinigungsdüsen der ersten Gruppe und von Reinigungsdusen der zweiten Gruppe in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander vorgesehen sind.
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Auf diese Weise werden die beiden Strömungen in die beiden Umlaufrichtungen entlang der zu reinigenden Flächen annährend identisch ausgebildet. Wenn die Reinigungsdüsen in einer Ebene, die die Mittelachse der Werkzeugaufnahme enthält, im selben Winkel zur Mantelflache des Werkzeugkegels ausgebildet sind, befinden sich dementsprechend auch die zugehörigen Ringkanäle in direkter Nachbarschaft. Die Ringe von Reinigungsdüsen der beiden Gruppen von Reinigungsdusen sind also immer quasi paarweise angeordnet.
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Gemaß einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung verfügt die Vorrichtung zum Reinigen einer Werkzeugaufnahme zudem über eine Reinigungsfluid-Ausstoßsteuervorrichtung, die in der Lage ist, Reinigungsfluid abwechselnd durch die erste Gruppe von Reinigungsdusen und die zweite Gruppe von Reinigungsdüsen auszustoßen. Auf diese Weise konnen sich die Strömungen in die beiden Umlaufrichtungen entlang der zu reinigenden Flächen abwechseln, sodass ein Loslösen von Verschmutzungen und Spänen an den zu reinigenden Flachen erleichtert wird. Durch den Richtungswechsel der Strömung des Reinigungsfluids um die Werkzeugaufnahme herum werden Verschmutzungen und Ablagerungen quasi losgeruttelt. Je nach Art und Starke der Verschmutzungen kann die Haufigkeit der Richtungswechsel pro Zeit angepasst sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung kann die Reinigungsfluid-Ausstoßteuervorrichtung eine elektrisch betriebene Steuervorrichtung aufweisen, die das Ausstoßen von Reinigungsfluid durch die erste und die zweite Gruppe von Reinigungsdüsen steuert. Vorzugsweise kann diese elektrisch betriebene Steuervorrichtung eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) sein. Auf diese Art und Weise kann ein Wechsel der Stromung durch die erste und die zweite Gruppe von Reinigungsdüsen präzise und zuverlässig gesteuert werden. Beispielsweise kann ein Richtungswechsel der Strömung periodisch bewirkt werden. Es kann sich aber auch als vorteilhaft erweisen, die Häufigkeit der Richtungswechsel pro Zeiteinheit zu verändern, um sozusagen mit verschiednen Frequenzen an den Verschmutzungen zu rütteln.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung kann die Reinigungsfluid-Ausstoßsteuervorrichtung einen pneumatischen Schwinger aufweisen. Gemaß dieser vorteilhaften Ausführungsform wird keine elektrisch betriebene Steuervorrichtung benotigt, sondern ein pneumatischer Schwinger kann diese Aufgabe übernehmen. Dies ist eine wenig störanfallige Konstruktion und kann beispielweise in Bereichen eingesetzt werden, in denen gewissen Sicherheitsvorschriften genugt werden muss oder in denen Elektrizitat nicht problemlos zur Verfugung gestellt werden kann.
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Gemaß einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist ein Vorschaltventil vor die Reinigungsfluid-Ausstoßsteuervorrichtung geschaltet, um einen intermittierenden Reinigungsfluidstrom zu erzeugen. Auf diese Art und Weise kann zusätzlich zu dem Wechsel der Stromungsrichtung des Reinigungsfluids um die Werkzeugaufnahme herum auch eine pulsierende Strömung in jede Richtung erzeugt werden, die die Reinigungsleistung weiter erhöht. Dies erhöht noch die Moglichkeiten, die Stromung an die vorhandenen Verschmutzungen anzupassen und diese somit besser und schneller loszulösen. So kann eine gepulste Strömung erzeugt werden, die dann periodisch oder nicht periodisch ihre Stromungsrichtung ändert.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist die Reinigungsfluid-Ausstoßsteuervorrichtung in der Lage, Reinigungsfluid auch gleichzeitig durch die erste Gruppe von Reinigungsdusen und die zweite Gruppe von Reinigungsdüsen auszustoßen. Gemaß dieser vorteilhaften Ausführungsform ist es zudem möglich, das Reinigungsfluid durch alle Düsen gleichzeitig ausgestoßen wird. Auf diese Art und Weise werden verschiedene Stromungszonen um die zu reinigenden Flachen herum erzeugt, wobei zwischen diesen Zonen von gegenläufigen Stromungen Turbulenzen erzeugt, werden, die wiederum ein Loslösen von Verschmutzungen und Spänen von den zu reinigenden Flächen verbessern. Die Turbulenzen erzeugen automatisch Bereiche, in denen die Stromung nicht in einer Richtung um die Achse der Werkzeugaufnahme herum verläuft sondern beispielsweise quer dazu. Dies kann ein Loslösen der Verschmutzungen weiter erleichtern.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung sind die Reinigungsdüsen so angeordnet, dass das Reinigungsfluid in einer Ebene, die die Mittelachse der Werkzeugachse beinhaltet, senkrecht auf die zu reinigende Fläche trifft. Auf diese Art und Weise wird eine besonders stabile umlaufende Strömung durch die Reinigungsdüsen erzeugt, was die Reinigungsleistung weiter verbessert. Wird mehr Wert auf den Abtransport der gelösten Verschmutzungen gelegt, kann der Auftreffwinkel auch aus der Senkrechten heraus verändert werden, um die Schmutzpartikel entlang der Mantelfläche des Werkzeugkegels zu bewegen. Ob die Strömung des Reinigungsfluids für einen Abtransport der gelosten Schmutzpartikel speziell gestaltet werden muss, liegt vor allem an der räumlichen Lage der Reinigungsvorrichtung, d. h. genauer gesagt der Lage der Achse der in die Reinigungskammer eingeführten Werkzeugaufnahme.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung sind die Reinigungsdusen so angeordnet, dass das Reinigungsfluid in einer Ebene, die die Mittelachse der Werkzeugaufnahme beinhaltet, in einem vorbestimmten Winkel kleiner 90° auf die zu reinigende Fläche trifft. Diese Ausfuhrungsform bringt den Vorteil, dass der Reinigungsfluidstrom zu einem gewissen Grad auch seitliche Kräfte auf die Verschmutzungen aufbringt, welche das Loslösen der Verschmutzungen von den zu reinigenden Flächen unterstützt. Bevorzugt ist dieser Winkel besonders spitz, so dass bei beginnender Loslösung Reinigungsfluid unter die bereits losgelösten Rander der Verschmutzung dringen kann und so die Verschmutzung gewissermaßen weg sprengt.
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Gemaß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist das Reinigungsfluid Druckluft. Durch die Verwendung von Druckluft als Reinigungsfluid erubrigt sich ein Auffangbehälter für das ausgestoßene Reinigungsfluid und die Reinigungskammer muss mit dem Einführen der Werkzeugaufnahme nicht flüssigkeits- oder druckdicht abgedichtet werden. Zudem steht Druckluft an den meisten Maschinen zur Verfügung. Eine Kontamination mit dem Reinigungsfluid kann hierdurch auch leicht vermieden werden. Ein herkömmlicher Filter kann zum Auffangen der gelösten Verschmutzungen verwendet werden. Ein Filter ist nicht zwangsläufig erforderlich, da es sich um ein offenes System handelt und einmal verwendete Druckluft nicht wieder verwendet wird. Es sollte jedoch vermieden werden, dass sich gerade gelöste Schmutzpartikel gleich wieder auf benachbarten Werkzeugaufnahmen absetzen und diese verschmutzen.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Reinigen einer Werkzeugaufnahme mit einer Reinigungsvorrichtung gezeigt, mit einer Reinigungskammer und einer Vielzahl von Reinigungsdüsen, die in der Reinigungskammer angeordnet sind, um ein Reinigungsfluid auf die zu reinigenden Flächen der Werkzeugaufnahme aufzusprühen. Das Verfahren weist einen Schritt eines Einführens von zumindest einem Werkzeugkegel der Werkzeugaufnahme in die Reinigungskammer auf und einen Schritt eines Erzeugens einer ersten Stromung von Reinigungsfluid um die Achse der Werkzeugaufnahme herum entlang den zu reinigenden Flächen und einer zweiten Stromung von Reinigungsfluid um die Achse der Werkzeugaufnahme herum entlang den zu reinigenden Flachen in entgegen gesetzter Richtung zu der ersten Stromung, wobei die beiden Strömungen zumindest teilweise abwechselnd erzeugt werden. Mit diesem Verfahren ist ein effektives und einfaches Verfahren zum Reinigen von Werkzeugaufnahmen bereitgestellt. Die Richtungswechsel der Stromung des Reinigungsfluids um die Werkzeugaufnahme herum erleichtern das Loslosen von Verschmutzungen von den zu reinigenden Flächen.
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Die Stromung von Reinigungsfluid kann aber auch schon vor bzw. wahrend dem Einführen einer Werkzeugaufnahme in die Reinigungskammer begonnen werden, um grobe Verschmutzungen zu beseitigen, bevor sie sich zwischen Werkzeugaufnahme und Innenwand der Reinigungskammer verkeilen konnen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung können die beiden Strömungen auch gleichzeitig erzeugt werden. Das Erzeugen beider Stromungen gleichzeitig führt zu Zonen verschieden gerichteter Strömungen um die zu reinigenden Flächen der Werkzeugaufnahme herum und zu Turbulenzen, die zwischen diesen Zonen erzeugt werden, wobei die Turbulenzen die Reinigungsleistung weiter verbessern, wie dies oben bereits erläutert wurde.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist das Reinigungsfluid Druckluft. Mit Druckluft als Reinigungsfluid wird keine gesonderte Auffangvorrichtung fur austretendes Reinigungsfluid benötigt. Außerdem steht Druckluft an den meisten Maschinen zur Verfügung.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung verfügt eine Vorrichtung zum Reinigen einer Werkzeugaufnahme uber eine Reinigungskammer, in die zumindest ein Werkzeugkegel einer zu reinigenden Werkzeugaufnahme einführbar ist, und eine Vielzahl von Reinigungsdüsen, die in der Reinigungskammer angeordnet sind, zum Aufsprühen eines Reinigungsfluids auf die zu reinigenden Flächen der Werkzeugaufnahme, wobei die Reinigungsdüsen in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse der zu reinigenden Werkzeugaufnahme gegenüber der radialen Richtung um einen Winkel α gedreht sind, um eine Stromung des Reinigungsfluids um die Achse der Werkzeugaufnahme herum entlang den zu reinigenden Flächen zu erzeugen. Weiter weist die Vorrichtung eine Reinigungsfluid-Ausstoßsteuervorrichtung auf, die in der Lage ist, einen intermittierenden Reinigungsfluidstrom zu erzeugen. Mit Hilfe des intermittierenden Reinigungsfluidstroms kann eine schnelle und effektive Reinigung der zu reinigenden Flächen bewirkt werden.
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Gemaß einer vorteilhaften Ausführungsform des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung sind die Reinigungsdüsen so angeordnet, dass die Düsenöffnungen auf mindestens einem Ring liegen. Mit solch einer Anordnung lässt sich eine besonders starke und reinigungsoptimierte Fluidströmung erzeugen.
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Gemaß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung werden die Reinigungsdüsen, deren Düsenöffnungen auf einem Ring liegen, durch einen gemeinsamen Ringkanal gespeist. Auf diese Art und Weise kann eine besonders gleichmäßige und einfache Speisung aller Düsen gewahrleistet werden.
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Gemäß einer weiter vorteilhaften Ausführungsform des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung sind die Reinigungsdüsen derart angeordnet, dass die ausgestoßenen Reinigungsfluidstrahlen in einer Ebene, die eine Mittelachse der Werkzeugaufnahme enthalt, senkrecht auf die zu reinigenden Flachen auftreffen. Mit einer solchen Anordnung der Reinigungsdüsen wird die Reinigungsleistung weiter verbessert. Wie dies oben bereits bestimmt wurde, kann der Auftreffwinkel auch gegenüber der Senkrechten verandert werden, um eine gewünschte Charakteristik der Reinigungsfluidstrahlen zu erhalten.
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Wenn zwei Gruppen von Reinigungsdüsen vorgesehen sind, konnen die Winkel α und β so bemessen sein, dass α = –β gilt. Es ist aber auch möglich, dass sich der Betrag des Winkels, unter dem die Reinigungsdüsen der einen Gruppe von Reinigungsdüsen gegenuber der zu reinigenden Fläche geneigt sind, von dem Betrag des entsprechenden Winkels der anderen Gruppe von Reinigungsdüsen unterscheidet. Gemeint ist hier der Winkel, wie er in den 1 und 3 zu erkennen ist. Aber auch die Winkel, die die Reinigungsdüsen der beiden Gruppen von Reinigungsdusen in den 2 und 4 mit den zu reinigenden Flächen aufspannen, könne sich unterscheiden.
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Der in dieser Anmeldung verwendete Begriff Werkzeugmaschine steht beispielhaft fur eine beliebige geeignete Maschine und ist keinesfalls in der Weise beschränkend zu verstehen, dass an sich geeignete andersartige Maschinen vom Schutzumfang ausgeschlossen sein sollen.
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Die vorliegende Erfindung ist zusammen mit ihren weiteren Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, welche zeigen:
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1 zeigt einen Schnitt entlang der Linie I-I der 2 durch die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 zeigt einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit verschiedenen Varianten der Reinigungsfluid-Ausstoßsteuervorrichtung;
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3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III-III der 4 durch die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
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4 zeigt einen Längsschnitt durch die erfindungsgemaße Reinigungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit zugehoriger Reinigungsfluid-Ausstoßsteuervorrichtung.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. Die 2 zeigt einen Schnitt durch die Vorrichtung zum Reinigen einer Werkzeugaufnahme und eine darin befindliche Werkzeugaufnahme entlang einer Ebene, die die Mittelachse der Werkzeugaufnahme enthalt. Die 1 zeigt einen Schnitt entsprechend der Linie I-I in der 2. Eine Werkzeugaufnahme 1 ist in einer Reinigungskammer 2 der Vorrichtung zum Reinigen einer Werkzeugaufnahme eingeführt. Ein Hohlraum ist zwischen der Mantelfläche 11 des Werkzeugkegels der Werkzeugaufnahme 1 und der Innenumfangswand der Reinigungskammer 2 gebildet. Die Plananlage 12 der Werkzeugaufnahme ist geringfugig von der Vorderseite der Reinigungskammer 2 beabstandet, sodass ein verwendetes Reinigungsfluid durch einen Spalt zwischen der Plananlage 12 und der Reinigungskammer 2 entweichen kann.
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In der Reinigungskammer 2 sind zwei Gruppen von Reinigungsdusen 3a, 3b ausgebildet. In einer Ansicht entsprechend der 2 sind die beiden Gruppen von Reinigungsdüsen derart ausgebildet, dass sie senkrecht auf der Mantelfläche 11 der Werkzeugaufnahme 1 stehen. Wie dies aus der 1 ersichtlich ist, sind jedoch die beiden Gruppen von Reinigungsdüsen 3a, 3b jeweils so angeordnet, dass sie eine Strömung von Reinigungsfluid um die Mantelfläche 11 der Werkzeugaufnahme herum in unterschiedlicher Richtung erzeugen. Die Reinigungsdusen 3a erzeugen bei einer Ansicht entsprechend der 1 eine Stromungentgegen dem Uhrzeigersinn, wohingegen die Reinigungsdüsen 3b eine Stromung von Reinigungsfluid um die Mantelfläche 11 der Werkzeugaufnahme 1 herum in Uhrzeigerrichtung erzeugen. Die Neigungswinkel α und β der beiden Gruppen von Reinigungsdusen 3a, 3b sind vom Betrag her gleich groß. Sie unterscheiden sich lediglich in der Drehrichtung gegenüber der radialen Richtung, es gilt also α = –β.
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Die Reinigungsdüsen 3a der ersten Gruppe von Reinigungsdüsen sind so angeordnet, dass ihre Düsenöffnungen 4a zwei Ringe von Reinigungsdüsenöffnungen bilden. Zudem werden die Reinigungsdüsen 3a eines jeden Rings durch einen gemeinsamen Ringkanal 5a gespeist. Dies bedeutet, dass zwei Ringkanäle 5a vorgesehen sind, um zwei Ringe von Reinigungsdüsen 3a mit Reinigungsfluid zu versorgen. Entsprechend sind die Reinigungsdüsen 3b so angeordnet, dass die zugehörigen Düsenöffnungen 4b ebenfalls zwei Ringe von Reinigungsdüsenöffnungen bilden. Die Reinigungsdusen 3b werden dementsprechend ebenfalls durch zwei gemeinsame Ringkanale 5b gespeist.
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Jeweils ein Ring von Reinigungsdusen 3a der ersten Gruppe von Reinigungsdüsen und ein Ring von Reinigungsdusen 3b der zweiten Gruppe von Reinigungsdusen sind unmittelbar nebeneinander angeordnet. Dies bedeutet, dass in der Vorrichtung zum Reinigen einer Werkzeugaufnahme entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel zwei Ringpaare von Reinigungsdusen vorgesehen sind, um die Mantelfläche 11 der Werkzeugaufnahme 1 zu reinigen.
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Die Ringkanale 5a sind durch eine Zuführleitung 6a mit einer Reinigungsfluid-Ausstoßsteuervorrichtung 70 verbunden, die in der 2 als Variante (b) schematisch dargestellt ist. Ebenso sind die Ringkanäle 5b durch eine Zuführleitung 6b mit der Reinigungsfluid-Ausstoßsteuervorrichtung 70 verbunden. Die Zuführleitungen 6a und 6b sind jeweils an verschiedenen Ausgängen der Reinigungsfluid-Ausstoßsteuervorrichtung 70 angeschlossen. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht die Reinigungsfluid Ausstoßsteuervorrichtung 70 aus einem pneumatischen Schwinger, der das Reinigungsfluid wechselweise in die Zuführleitung 6a und 6b einführt. Das heißt, bei diesem Ausführungsbeispiel ist es nicht moglich, dass die Reinigungsdüsen 3a und 3b gleichzeitig Reinigungsfluid ausstoßen, um gegenläufige Strömungszonen an der Mantelfläche 11 der Werkzeugaufnahme 1 zu erzeugen, wie dies zum Beispiel mit einer Reinigungsfluid-Ausstoßsteuervorrichtung 70 entsprechend der Variante (c) in der 2 gezeigt ist. Der pneumatische Schwinger 70 wechselt die Zuführleitungen 6a und 6b auf mechanische Weise.
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Mit dieser Vorrichtung wird an der Mantelflache 11 des Werkzeugkegels der Werkzeugaufnahme 1 abwechselnd eine Strömung von Reinigungsfluid im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn erzeugt. Als Reinigungsfluid wird bei diesem Ausführungsbeispiel Druckluft verwendet. Durch geeignetes Takten der gegenseitigen Strömungsrichtungen ist es moglich, festsitzende Verschmutzungen an der Mantelfläche 11 der Werkzeugaufnahme 1 zu losen und mit der Druckluft als Reinigungsfluid zu beseitigen. Die Verschmutzungen können zusammen mit der Druckluft durch den Spalt entweichen, der zwischen der Plananlage 12 der Werkzeugaufnahme und der Stirnfläche der Reinigungskammer 2 ausgebildet ist.
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Der pneumatische Schwinger 70 als Reinigungsfluid-Ausstoßsteuervorrichtung ist in der 2 unter der Variante (b) gezeigt. Die Variante (a) der 2 zeigt eine elektrisch betriebene Steuervorrichtung, die ebenfalls das Reinigungsfluid wechselweise der Zuführleitung 6a und 6b zuführen kann. Diese elektromagnetisch betriebene Steuervorrichtung 60 kann vorzugsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung beinhalten, die unter anderem eine Veranderung der Frequenz der Umschaltung zwischen den zwei Zuführleitungen 6a und 6b ermöglicht. Eine in der 2 als Variante (d) gezeigte Reinigungsfluid-Ausstoßsteuervorrichtung 80 verfügt über ein elektromagnetisches, um die Zufuhr zwischen den Zufuhrleitungen 6a und 6b umzuschalten, und darüber hinaus über ein Vorschaltventil 81, das einen intermittierenden Reinigungsstrom erzeugt. Wenn man die Reinigungsfluid Ausstoßsteuervorrichtung 80 entsprechend der Variante (d) auf das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anwendet, kann das Vorschaltventil 81 eine pulsierende Druckluftströmung erzeugen, die dann von dem Zweiwegeventil auf die Zufuhrladungen 6a und 6b abwechselnd verteilt wird. Hierbei bezeichnet der Ausdruck Zweiwegeventil genau genommen ein 4/2-Wegeventil.
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Anstatt der Zweiwegeventile, die hier in den Reinigungsfluid-Ausstoßsteuervorrichtungen 60, 70, 80 eingesetzt werden, können auch Dreiwegeventile 85 vorgesehen werden, die eine Schaltstellung aufweisen, die das Reinigungsfluid gleichzeitig auf die Zuführleitungen 6a und 6b verteilt. Der Ausdruck Dreiwegeventil steht hier genau genommen für ein 4/3-Wegeventil. Ein solches Dreiwegeventil 85 ist in der 2 als Variante (c) schematisch dargestellt. Auf diese Art und Weise kann eine Vorrichtung zum Reinigen, einer Werkzeugaufnahme 1 geschaffen werden, bei der die unterschiedlichen Stromungen von Reinigungsfluid um die Werkzeugaufnahme herum in verschiedene Richtungen auch gleichzeitig erzeugt werden können. Ebenso kann das Vorschaltventil aus der Variante (d) auch in Kombination mit einem pneumatisch betriebenen Ventil aus der Variante (b) kombiniert werden. Allerdings ist es nicht möglich, ein Dreiwegeventil bzw. ein 4/3-Wegeventil mittels eines pneumatischen Schwingers anzusteuern, da dieser keine drei diskreten Schaltstellungen ermöglicht.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben. Die 4 zeigt eine Ansicht entsprechend der 2 und die 3 zeigt einen Schnitt durch die Vorrichtung zum Reinigen einer Werkzeugaufnahme 1 entlang der Linie III-III in der 4.
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Das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass die Reinigungsdüsen 3b der zweiten Gruppe von Reinigungsdusen weggelassen wurden. Demzufolge gibt es auch keine Ringkanäle 5b und keine Zufuhrleitung 6b. Daruber hinaus unterscheidet sich die Reinigungsfluid-Ausstoßsteuervorrichtung 90 von den Reinigungsfluid-Ausstoßsteuervorrichtungen 60, 70, 80, 85 des ersten Ausführungsbeispiels.
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Die Reinigungsfluid-Ausstoßsteuervorrichtung 90 ist ein Zweiwegeventil, das lediglich das Zuführen von Reinigungsfluid in die Zuführleitung 6a zulässt und unterbricht. Als Reinigungsfluid wird bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls Druckluft verwendet. Die Reinigungsfluid-Ausstoßsteuervorrichtung 90 entspricht also im Wesentlichen vom Aufbau her dem Vorschaltventil 81 der Variante (d) des ersten Ausführungsbeispiels. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung zum Reinigen einer Werkzeugaufnahme 1 einen gepulsten bzw. getakteten Strom von Reinigungsfluid um die Mantelflache 11 der Werkzeugaufnahme 1 herum erzeugen, um so Verschmutzungen an der zu reinigenden Fläche zu lösen und zu beseitigen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Frequenz der gepulsten Druckluftstromung veränderlich, sodass an den Verschmutzungen, die sich an der Mantelfläche 11 des Werkzeugkegels der Werkzeugaufnahme 1 befinden, sozusagen mit unterschiedlichen Frequenzen gerüttelt werden kann, um so ein Loslösen der Verschmutzungen von der zu reinigenden Flache noch sicherer zu erzielen. Wird die Frequenz der Richtungsänderungen durch die Reinigungsfluid-Ausstoßsteuervorrichtung 90 kontinuierlich über einen gewissen Frequenzbereich hinweg verändert, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, eine Eigenfrequenz von zum Beispiel einem anhaftenden Span zu treffen, wodurch dieser anhaftende Span in starke Schwingungen versetzt wird und sich so besonders leicht von der zu reinigenden Fläche löst.
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Die beiden Ausfuhrungsbeispiele zeigen nur Reinigungsdüsen, die auf die Mantelfläche 11 des Werkzeugkegels der Werkzeugaufnahme 1 gerichtet sind und dafür gedacht sind, nur die Mantelflache 11 des Werkzeugkegels der Werkzeugaufnahme 1 zu reinigen. Bei beiden Ausführungsbeispielen ist es jedoch moglich, zusatzliche Reinigungsdusen 3a oder 3a und 3b vorzusehen, die auf die Plananlage 12 gerichtet sind, um auch die Plananlage 12 der Werkzeugaufnahme 1 in gleicher Weise zu reinigen, wie die Mantelflache 11 des Werkzeugkegels.
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Die exakte Ausgestaltung der Reinigungskammer 2 ist an die Form des Werkzeugkegels der Werkzeugaufnahme 1 anpassbar. Das heißt, eine Reinigungskammer 2 fur einen Morsekegel sieht entsprechend anders aus als eine Reinigungskammer 2 für einen Hohlschaftkegel. Der Abstand zwischen der Mantelfläche 11 und der Plananlage 12 der Werkzeugaufnahme 1 und den gegenüberliegenden Flachen der Reinigungskammer 2 sollte nicht zu groß gewählt werden, um eine möglichst starke Strömung des Reinigungsfluids in diesem Raum zu gewährleisten. Dies ist auch der Hauptgrund dafür, dass vorteilhafter Weise verschiedene Reinigungskammern für verschiedene Werkzeugkegelformen verwendet werden.
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Anstelle von Druckluft kann selbstverständlich auch eine Flüssigkeit oder ein anderes Gas oder weiteres Fluid als Reinigungsfluid eingesetzt werden. Insbesondere dann, wenn kein Gas als Reinigungsfluid verwendet wird, sollte jedoch eine Auffangvorrichtung fur das aus der Reinigungskammer 2 austretende Reinigungsfluid vorgesehen werden. Vorteilhafter Weise sollte auch ein Sieb oder eine Filtervorrichtung an der Reinigungsvorrichtung vorgesehen sein, um die von den zu reinigenden Flächen 11, 12 entfernten Verschmutzungen aufzufangen, um eine Verschmutzung von anderen Teilen der Werkzeugmaschine oder der Umgebung zu vermeiden.
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Es ist bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Reinigungsfluid-Ausstoßsteuervorrichtung ist es vorteilhaft, wenn bereits während des Einführens der Werkzeugaufnahme 1 in die Reinigungskammer 2 ein Reinigungsfluid ausgestoßen wird. Auf diese Weise können sehr grobe Verschmutzungen, deren Partikel größer als der Spalt zwischen Werkzeugaufnahme 1 und Reinigungskammer 2 sind und die sich daher verklemmen würden, bereits bei Einführen der Werkzeugaufnahme 1 in die Reinigungskammer 2 entfernt werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die hier gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es ergeben sich dem Fachmann zahlreiche Möglichkeiten der Anpassung und Veränderung, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0420039 A2 [0002]
- DE 102005104096 A1 [0004]
- EP 1179388 A2 [0005]
- EP 1364744 A1 [0007]