DE102011056021A1

DE102011056021A1 - Schnellfrequenzspindel

Info

Publication number: DE102011056021A1
Application number: DE102011056021A
Authority: DE
Inventors: Peter Schenk
Original assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 2011-12-05
Filing date: 2011-12-05
Publication date: 2013-06-06
Also published as: KR20130062881A; US9352398B2; ES2437540B2; ES2437540A2; ES2437540R1; KR101931380B1; JP6072528B2; TW201323144A; CN103128582B; US20140154024A1; ITMI20122012A1; CH705888B1; JP2013116553A; CN103128582A; CH705888A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schnellfrequenzspindel mit einer Maschinenspindel (3), einer Löseeinheit (23) sowie einer Spanneinheit (2), die zwischen einer Spannstellung und einer Lösestellung verstellbar ist und mindestens ein Spannelement aufweist, dessen Verschiebung radial zur Spindellängsachse (42) durch eine axiale Positionsänderung eines federbeaufschlagten Zugbolzens (6) realisiert ist und das zur axialen Positionsfixierung eines der Schnellfrequenzspindel zugeordneten Werkzeuges oder einer Werkzeughalterung (7) durch einen Formschluss und einen radialen Kraftschluss vorgesehen ist. Das mindestens eine Spannelement ist als eine in einem Kugelkäfig (10) gehalterte Sperrkugel (13) zur Wechselwirkung mit einer korrespondierenden Kugelaufnahme (14) im Werkzeug oder in der Werkzeughalterung (7) realisiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schnellfrequenzspindel mit einer Maschinenspindel, einer Löseeinheit sowie einer Spanneinheit, die zwischen einer Spannstellung und einer Lösestellung verstellbar ist und mindestens ein Spannelement aufweist, dessen Verschiebung radial zur Spindellängsachse durch eine axiale Positionsänderung eines federbeaufschlagten Zugbolzens realisiert ist und das zur axialen Positionsfixierung eines der Schnellfrequenzspindel zugeordneten Werkzeuges oder eine Werkzeughalterung durch einen Formschluss und einen radialen Kraftschluss vorgesehen ist.
Schnellfrequenzspindeln sind durch ihre hohen Drehzahlen größer oder gleich 50.000 1/min charakterisiert. Es sind bereits verschiedene Methoden zum Wechseln und Spannen von Werkzeugen oder Werkzeughaltern bekannt. Man unterscheidet dabei zwischen einem manuellen und einem automatischen Spannsystem. Bei dem manuellen Spannsystem erfolgen der Werkzeugwechsel und das Spannen des Werkzeuges von Hand. Bei automatischen Spannsystemen erfolgt die Spannung des Werkzeuges über eine Feder und austauschbare Spannzangen, wie zum Beispiel aus der DE 199 20 264 B4 bekannt.
Bei der Verwendung von Spannzangen kann es jedoch im Betrieb zu einer axialen Verschiebung des Werkzeuges entlang der Spindellängsachse kommen, was zu Ungenauigkeiten bei der Bearbeitung des Werkstückes führt. Darüber hinaus besteht bei Schnellfrequenzspindeln mit einem automatischem Spannsystem mit Spannzangen die Problematik, dass ein Wechsel eines Werkzeuges mit einem Austausch der Spannzangen verknüpft ist, was dadurch recht zeitaufwendig ist. Konstruktionsbedingt erfordern automatische Spannsysteme, die auf einem Schaftkegel oder einem Hohlschaftkegel basieren, einen relativ großen Spindeldurchmesser. Ein weiteres Problem stellt die Lösung der Einspannung bei einem automatischen Spannsystem dar. Dabei wird oftmals Druck über einen stationären Lösekolben gegen die Spindellagerung ausgeübt. Speziell bei Schnellfrequenzspindeln hat dieser axiale Druck negative Auswirkungen auf die Lebensdauer des Spindellagers.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, dass bei einer Schnellfrequenzspindel der eingangs genannten Art die oben aufgeführten Nachteile vermindert werden.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einer Schnellfrequenzspindel der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das mindestens eine Spannelement als eine in einem Kugelkäfig gehalterter Sperrkugel zur Wechselwirkung mit einer korrespondierenden Kugelaufnahme im Werkzeug oder in der Werkzeughalterung realisiert ist. Dies resultiert in einer einfachen Bauweise, zudem wird dadurch ein sehr kompakter Aufbau der Schnellfrequenzspindel möglich.
Für die Schnellfrequenzspindel ist es günstig, wenn die mindestens eine Sperrkugel mindestens zweifach vorhanden ist. Dies führt zu einer besseren Einspannfähigkeit des der Schnellfrequenzspindel zugeordneten Werkzeuges oder Werkzeughalterung und dadurch einer besseren Bedienbarkeit durch den Benutzer und hat einen positiven Einfluss auf den Rundlauf der Schnellfrequenzspindel.
Für die Einsatzfähigkeit der Schnellfrequenzspindel, hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn ein Schnellfrequenzspindelaußendurchmesser kleiner als 15 Millimeter und vorzugsweise kleiner oder gleich 10 Millimeter realisiert werden kann. Dadurch kann die erfindungsgemäße Schnellfrequenzspindel auch in Bereichen eingesetzt werden, die sehr kompakte Dimensionen der Schnellfrequenzspindel voraussetzen. Exemplarisch sei hierbei der Dentalbereich genannt.
Für die erfindungsgemäße Schnellfrequenzspindel ist es zudem vorn Vorteil, wenn der Maschinenspindel ein Spannsatzgehäuse zur Aufnahme des Kugelkäfiges zugeordnet ist, und wenn der Kugelkäfig im Spannsatzgehäuse axial verschiebbar ist. Durch die axiale Verschiebbarkeit des Kugelkäfiges wird ein axialer Längenausgleich realisiert, durch den ein sicheres Einziehen des Werkzeugkegels in den Spindelkegel gewährleistet wird. Dies hat zum einen konstruktive Vorteile, darüber hinaus ist durch die axiale Verschiebbarkeit des Kugelkäfiges zudem die Funktionalität der Schnellfrequenzspindel gewährleistet.
Für die Benutzerfreundlichkeit der erfindungsgemäßen Schnellfrequenzspindeln hat es sich zudem als besonders günstig erwiesen, wenn ein aktives Einziehen des Werkzeuges oder der Werkzeughalterung durch eine Feder, die dem Kugelkäfig zugeordnet ist, realisiert ist, deren Federwirkung der Spannfeder des Zugbolzens entgegengesetzt ist und dessen axiale Verschiebung relativ zum Spannsatzgehäuse durch im Spannsatzgehäuse oder in der Maschinenspindel vorgesehene Bolzen und dazu korrespondierende Langlöcher im Kugelkäfig begrenzt ist. Das dadurch erreichte aktive Einziehen des Werkzeuges oder der Werkzeughalterung trägt substantiell zur Erleichterung der Handhabung der Schnellfrequenzspindel bei. Zudem wird dadurch die Spannfeder des Zugbolzens vor Überlastung geschützt, was sich positiv auf die Lebensdauer der Schnellfrequenzspindel auswirkt.
Es ist für die erfindungsgemäße Schnellfrequenzspindel zudem günstig, wenn der Zugbolzen am dem Werkzeug oder der Werkzeughalterung zugewandten Ende einen Spannkonus aufweist, der zur radialen Verstellung der Sperrkugeln vorgesehen ist. Dies führt zu einer hohen Betriebssicherheit der Spanneinheit.
Für die Erfindung ist es zudem vorteilhaft, wenn dem Werkzeug oder der Werkzeughalterung ein Hohlkegel zugeordnet ist und zur axialen Positionsfestlegung des Werkzeuges oder der Werkzeughalterung auf der Innenseite des Hohlkegels eine Kugelaufnahme insbesondere eine Greifrille für die Wechselwirkung mit den Sperrkugeln vorgesehen ist. Dadurch wird in Spannstellung eine axiale Verschiebung des Werkzeuges oder der Werkzeughalterung verhindert.
Für die erfindungsgemäße Schnellfrequenzspindel hat es sich zudem als günstig erwiesen, wenn der Maschinenspindel ein Spindelkegel zugeordnet ist, der zur Bildung eines Reibschlusses mit der Außenseite des Hohlkegels des Werkzeuges oder der Werkzeughalterung vorgesehen ist. Dadurch wird beim Einführen des Werkzeuges die Zentrierung des Werkzeuges oder der Werkzeughalterung erleichtert, was damit auch einen positiven Einfluss auf die Benutzerfreundlichkeit hat.
Für die erfindungsgemäße Schnellfrequenzspindel ist es zudem von Vorteil, wenn die Position des Kugelkäfigs und der Sperrkugeln im Bezug zum Zugbolzen axial festgelegt sind und der Schnellfrequenzspindel eine zum Schutz vor Verunreinigungen durch geeignete Dichtelemente geschützte Werkzeugführungshülse zur Aufnahme eines Werkzeugschaftes zugeordnet ist. Dies sichert die Betriebssicherheit, da das Eindringen von Schmutz in die Schnellfrequenzspindel verhindert wird und darüber hinaus kann eine noch kompaktere Bauweise realisiert werden, was die Einsatzfähigkeit und die Lebensdauer der Schnellfrequenzspindel zusätzlich erhöht.
Es hat sich als besonders günstig erwiesen, wenn die Werkzeugführungshülse eine Steuerkurve aufweist, die zur radialen Verstellung der Sperrkugeln bei einer axialen Verstellung des Zugbolzens vorgesehen ist. Durch das Zusammenwirken von Zugbolzen und Sperrkugeln ist eine hohe Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Schnellfrequenzspindel bezüglich des Einspannens des Werkzeugschaftes gewährleistet.
Es ist zudem von Vorteil, wenn die Löseeinheit durch einen mehrstufigen einfachwirkenden Zylinder realisiert ist, der mit der Spanneinheit und der Maschinenspindel rotiert und der aus mehreren Kolbenscheiben mit jeweils einem Kolbengehäuse und einer Kolbengegenseite besteht. Durch Integration der Löseeinheit in die rotierende Maschinenspindel und dem daraus resultierenden gleichzeitigen Umlaufen der Löseeinheit mit der Maschinenspindel wird kein Druck auf die Lager ausgeübt. Durch die Mehrstufigkeit des einfachwirkenden Zylinders wird eine höhere Kraftübertragung auf den Zugbolzen realisiert, was die Verwendung deutlich verringerter Drücke auf die einzelnen Kolben erlaubt. Dadurch reduzieren sich die Anforderungen an die verbauten Dichtelemente und der vorhandene Bauraum kann optimal genutzt werden.
Für die Betriebssicherheit und die Funktionalität der erfindungsgemäßen Schnellfrequenzspindel ist es zudem von großem Vorteil, wenn zur Entlüftung der Kolbengegenseite ein Spalt zwischen Kolbengehäuse und Maschinenspindel vorgesehen ist.
Als besonders günstig hat es sich zudem erwiesen, wenn die Löseeinheit durch einen zweifach wirkenden Zylinder realisiert ist, der integral mit einem Kraftverstärker gebildet ist und dem ein Spannkeil zur Wechselwirkung mit mindestens einer Lösekugel zugeordnet ist. Da die Löseeinheit direkt auf den Zugbolzen einwirkt, erfolgt keine Belastung auf das Spindellager. Dies führt zu einer erhöhten Betriebssicherheit der Löseeinheit und gewährleistet eine hohe Lebensdauer der Schnellfrequenzspindel.
Für die Benutzerfreundlichkeit und die Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Schnellfrequenzspindel ist es zudem vorgesehen, dass in der Spannstellung durch Anlegen von Druckluft an eine Lösedruckleitung zur Kraftverstärkung eine axiale Verschiebung des zweifachwirkenden Zylinders in Richtung des Zugbolzens vorgesehen ist, die über den Spannkeil in eine Radialbewegung der Lösekugel und eine daraus resultierende Axialbewegung des Zugbolzens gegen die Rückstellkraft der Feder des federbewertenden Zugbolzens überführbar ist und die länger als die Axialbewegung des Zugbolzens ist. Die daraus resultierende Kraftverstärkung reduziert die Anforderung an den bereitzustellenden Druck und die Dichtelemente innerhalb des Kolbens.
Für die Erfindung ist es zudem günstig, wenn der Außendurchmesser des Werkzeugschaftes normiert ist und dem Werkzeugschaft außenumfangseitig eine Kugelaufnahme, insbesondere eine Greiferrille, zugeordnet ist. Dadurch können unterschiedliche Werkzeuge verwendet werden, was der Benutzerfreundlichkeit und der vielseitigen Einsetzbarkeit der erfindungsgemäßen Schnellfrequenzspindel zuträglich ist.
Für eine weitere Miniaturisierung der erfindungsgemäßen Schnellfrequenzspindel für eine breite Anwendung, zum Beispiel im Dentalbereich, hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn der Außendurchmesser des Werkzeugschaftes kleiner oder gleich 3 Millimetern ist.
Im Folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:
1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der Spanneinheit einer Schnellfrequenzspindel,
2 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Spanneinheit einer Schnellfrequenzspindel,
3 eine Schnittansicht einer ersten Löseeinheit einer Schnellfrequenzspindel
4 eine Schnittdarstellung einer weiteren Löseeinheit einer Schnellfrequenzspindel.
1 zeigt eine Schnellfrequenzspindel 1 mit einer ersten Ausführungsform einer Spanneinheit 2, die in der Maschinenspindel 3 beherbergt ist. In der Abbildung ist zu sehen, dass der Maschinenspindel 3 ein Spannsatzgehäuse 4 zugeordnet ist, das drehfest mit der Maschinenspindel 3 verbunden ist. Die Abbildung ist zweigeteilt und zeigt in der oberen Hälfte die Spanneinheit 2 im gespannten Zustand und in der unteren Hälfte in der Lösestellung. Am Spannsatzgehäuse 4 ist eine Spannfeder 5 vorgesehen, die einer axialen Verstellung des Zugbolzens 6 in Richtung des Werkzeuges oder der Werkzeughalterung 7 entgegenwirkt. Zu sehen ist auch, dass im Spannsatzgehäuse 4 ein Bolzen 8 vorgesehen ist, der in ein korrespondierendes Langloch 9 im Kugelkäfig 10 greift und es ermöglicht, den Kugelkäfig 10 entlang dieses Langloches 9 relativ zum Spannsatzgehäuse 4 axial zu verstellen. Dieser axialen Verstellung wirkt eine zweite Feder 11 entgegen, die zum aktiven Einziehen des Werkzeuges oder der Werkzeughalterung 7 dient. Zu sehen ist der Spannkonus 12 des Zugbolzens 6, der in der Sperrstellung die mindestens eine Sperrkugel 13 radial nach außen in die Kugelaufnahme 14 des Werkzeuges oder der Werkzeughalterung 7 spannt. Durch diesen Formschluss der mindestens einen Sperrkugel 13 mit der Kugelaufnahme 14, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als Kugelrille realisiert ist, erfolgt ein radialer Kraftschluss, der ein axiales Verschieben des Werkzeuges oder Werkzeughalterung 7 im Betrieb verhindert. Zu sehen ist auch, dass das dem Zugbolzen 6 zugewandte Ende des Werkzeuges oder der Werkzeughalterung 7 als Hohlkegel 43 geformt ist. Die Außenseite 15 des Hohlkegels 43 des Werkzeuges oder der Werkzeughalterung 7 weist den selben Winkel auf, wie die Innenseite 16 des Spindelkegels 44 der Maschinenspindel 3. Dies führt dazu, dass beim Einziehen des Werkzeuges oder der Werkzeughalterung 7 ein zusätzlicher Reibschluss zwischen der Außenseite 15 des Hohlkegels 43 und der Innenseite 16 des Spindelkegels 44 der Maschinenspindel 3 erfolgt. In der Lösestellung ist gezeigt, dass der Zugbolzen 6 gegen die Spannfeder 5 verstellt ist, und dass der Spannkonus 12 in der Lösestellung nicht mehr mit der Sperrkugel 13 wechselwirkt, wodurch diese in den Kugelkäfig 10 zurückweichen kann, was zur Folge hat, dass das Werkzeug oder die Werkzeughalterung 7 aus der Schnellfrequenzspindel 1 entfernt werden kann. Zu bemerken ist auch, dass der Reibschluss der Außenseite 15 des Hohlkegels 43 mit der Innenseite 16 des Spindelkegels 44 durch einen Druck des Zugbolzens 6 auf die Planfläche 17 des Hohlkegels 43 realisiert ist.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Schnellfrequenzspindel 1 mit einer weiteren Ausführungsform der Spanneinheit 2. Dabei beherbergt die Maschinenspindel eine Werkzeugführungshülse 18, die eine Öffnung 19 zur Einführung eines Werkzeugschaftes 20 aufweist, und die durch geeignete Dichtelemente 21 das Innere der Schnellfrequenzspindel 1 vor Verunreinigungen schützt. Im oberen Teil der Abbildung ist die weitere Ausführungsform der Spanneinheit 2 der erfindungsgemäßen Schnellfrequenzspindel 1 in Spannstellung gezeigt. Dabei ist der Kugelkäfig 10 mit dem Zugbolzen 6 drehfest verbunden und die mindestens eine Sperrkugel 13 wird beim axialen Verstellen des Zugbolzens 6 durch eine Steuerkurve 22, die innenumfangsseitig an der Werkzeugführungshülse 18 angebracht ist, radial zwischen einer Lösestellung und einer Spannstellung verstellt. In der Spannstellung wird die mindestens eine Sperrkugel 13 in die außenumfangsseitig an dem Werkzeugschaft 20 angeordnete Kugelaufnahme 14 gepresst und bewirkt dadurch einen radialen Kraftschluss, der eine unbeabsichtigte axiale Verstellung des Werkzeugschaftes 20 im Betrieb verhindert. In der unteren Hälfte der Abbildung ist die Spanneinheit 2 in Lösestellung dargestellt. Zu sehen ist dabei, dass eine axiale Verschiebung des Zugbolzens 6 in Richtung des Werkzeugschaftes 20 gegen die Spannfeder 5 dazu führt, dass der Formschluss der Sperrkugeln 13 mit dem Kugelaufnahme 14 des Werkzeugschaftes 20 aufgehoben wird. Zudem erfolgt bei einer axialen Verstellung des Zugbolzens 6 ein aktiver Auswurf des Werkzeugschaftes 20 aus der Werkzeugführungshülse 18, da der Zugbolzen 6 mit einer Planfläche 17 des Werkzeugschaftes 20 wechselwirkt. Auf der rechten Seite der Abbildung ist eine erste Löseeinheit 23 angedeutet, die im Detail in dargestellt ist.
zeigt eine erste Ausführungsform der Löseeinheit 23 einer erfindungsgemäßen Schnellfrequenzspindel 1. Der obere Teil der Abbildung zeigt die Löseeinheit 23 in Spannstellung und der untere Teil zeigt die Löseeinheit 23 in Lösestellung. Da der Innendurchmesser der Maschinenspindel 3 sehr klein ist, kann ein einfacher Lösekolben nicht realisiert werden, da dies einen sehr hohen Druck zum Lösen des Systems erfordern würde. Um die Kolbenfläche zu vergrößern, was einen geringeren Druck erfordert, sind mehrere, im gezeigten Ausführungsbeispiel genau drei, Kolbenscheiben 24 miteinander verklebt und hintereinander in Reihe geschaltet. Die Löseeinheit 23 rotiert dabei mit der Spanneinheit 2 und der Maschinenspindel 3. Durch diese Integration der Löseeinheit 23 in die rotierende Maschinenspindel 3 wird beim Lösevorgang kein Druck auf die Lager der Maschinenspindel 3 ausgeübt. Der Lösedruck wird dabei zentral über das hintere Spindelende 25 des Rotors eingespeist und über Mittelbohrungen 26 in den Kolbenscheiben 24 in die Kolbenräume 27 geführt. Die Entlüftung der Kolbengegenseite 28 erfolgt über den Außenmantel des Kolbengehäuses 29. Die Rückluft wird über Entlastungsbohrungen 30, die zentral an der hinteren Planfläche des Rotors angebracht sind, abgeleitet. Eine Plandichtung 31, die zwischen der Rotorwelle 32 und dem letzten Kolbenscheibe 24 angebracht ist, verhindert den Luftaustausch zwischen Zu- und Abluft. Die Löseeinheit 23 ist dabei durch eine Sicherungsschraube 33 axial in der Maschinenspindel 3 fixiert. Dabei wirkt der Verstellung der Kolbenscheiben 24 aus der Spannstellung in die Lösestellung eine Rückstellfeder 34 entgegen.
zeigt eine weitere Ausführungsform der Löseeinheit 23 der erfindungsgemäßen Schnellfrequenzspindel 1. Auch hier ist in der oberen Hälfte der Abbildung die Löseeinheit 23 in Spannstellung dargestellt und in der unteren Hälfte der Abbildung in der Lösestellung. Bei der dargestellten Ausführungsform ist zu beachten, dass die Löseeinheit 23 durch einen zweifachwirkenden Zylinder 35 realisiert ist. Diese Zweifachwirkung ist im dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch realisiert, dass zwei Druckleitungen vorgesehen sind, wobei die Spanndruckleitung 36 zum Spannen und die Lösedruckleitung 37 zum Lösen der Spanneinheit 2 vorgesehen sind. Bei dieser Löseeinheit 23 wirkt der Kolben 38 des zweifachwirkenden Zylinders 35 nicht direkt auf den mit einer Spannfeder 5 bewehrten Zugbolzen 6. Dem Kolben 38 ist ein Spannkeil 39 zugeordnet ist, der bei einer axialen Verschiebung in Richtung des Zugbolzens 6 eine radiale Verschiebung einer Lösekugel 40 entlang einer dem Zugbolzen 6 zugeordneten Schräge 41 bewirkt, die wiederum eine axiale Verschiebung des Zugbolzens 6 in die Lösestellung bewirkt. Dabei sind der Spannkeil 39 und die Schräge 41 des Zugbolzens 6 so gestaltet, dass eine lange Axialbewegung des Kolbens 38 in eine kurze Axialbewegung des Zugbolzens 6 überführt wird.
Bezugszeichenliste

1: Schnellfrequenzspindel
2: Spanneinheit
3: Maschinenspindel
4: Spannsatzgehäuse
5: Spannfeder
6: Zugbolzen
7: Werkzeug oder Werkzeughalterung
8: Bolzen
9: Langloch
10: Kugelkäfig
11: Feder
12: Spannkonus
13: Sperrkugel
14: Kugelaufnahme
15: Außenseite Hohlkegel
16: Innenseite Spindelkegel
17: Planfläche
18: Werkzeugführungshülse
19: Öffnung
20: Werkzeugschaft
21: Dichtelemente
22: Steuerkurve
23: Löseeinheit
24: Kolbenscheibe
25: Spindelende
26: Mittelbohrungen
27: Kolbenraum
28: Kolbengegenseite
29: Außenmantel des Kolbengehäuses
30: Entlastungsbohrung
31: Plandichtung
32: Rotorwelle
33: Sicherungsschraube
34: Rückstellfeder
35: zweifachwirkender Zylinder
36: Spanndruckleitung
37: Lösedruckleitung
38: Kolben
39: Spannkeil
40: Lösekugel
41: Schräge
42: Spindellängsachse
43: Hohlkegel
44: Spindelkegel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19920264 B4 [0002]

Claims

Schnellfrequenzspindel mit einer Maschinenspindel (3), einer Löseeinheit (23) sowie einer Spanneinheit (2), die zwischen einer Spannstellung und einer Lösestellung verstellbar ist und mindestens ein Spannelement aufweist, dessen Verschiebung radial zur Spindellängsachse (42) durch eine axiale Positionsänderung eines federbeaufschlagten Zugbolzens (6) realisiert ist und das zur axialen Positionsfixierung eines der Schnellfrequenzspindel zugeordneten Werkzeuges oder einer Werkzeughalterung (7) durch einen Formschluss und einen radialen Kraftschluss vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Spannelement als eine in einem Kugelkäfig (10) gehalterte Sperrkugel (13) zur Wechselwirkung mit einer korrespondierenden Kugelaufnahme (14) im Werkzeug oder in der Werkzeughalterung (7) realisiert ist.
Schnellfrequenzspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sperrkugel (13) mindestens zweifach vorhanden ist.
Schnellfrequenzspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schnellfrequenzspindelaußendurchmesser kleiner als 15 mm, vorzugsweise kleiner oder gleich 10 mm, realisierbar ist.
Schnellfrequenzspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenspindel (3) ein Spannsatzgehäuse (4) zur Aufnahme des Kugelkäfiges (10) zugeordnet ist, und dass der Kugelkäfig (10) im Spannsatzgehäuse (4) axial verschiebbar ist.
Schnellfrequenzspindel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein aktives Einziehen des Werkzeuges oder der Werkzeughalterung (7) durch eine Feder (11), die dem Kugelkäfig (10) zugeordnet ist, realisiert ist, deren Federwirkung der Spannfeder (5) des Zugbolzens (6) entgegengesetzt ist und dessen axiale Verschiebung relativ zum Spannsatzgehäuse (4) durch im Spannsatzgehäuse (4) oder in der Maschinenspindel (3) vorgesehene Bolzen (8) und dazu korrespondierende Langlöcher (9) im Kugelkäfig (10) begrenzt ist.
Schnellfrequenzspindel nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugbolzen (6) am dem Werkzeug oder der Werkzeughalterung (7) zugewandten Ende einen Spannkonus (12) aufweist, der zur radialen Verstellung der Sperrkugeln (13) vorgesehen ist.
Schnellfrequenzspindel nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Werkzeug oder der Werkzeughalterung (7) ein Hohlkegel (43) zugeordnet ist und zur axialen Positionsfestlegung des Werkzeuges oder der Werkzeughalterung (7) auf der Innenseite des Hohlkegels (43) eine Kugelaufnahme (14), insbesondere eine Greiferrille, für die Wechselwirkung mit den Sperrkugeln (13) vorgesehen ist.
Schnellfrequenzspindel nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenspindel (3) ein Spindelkegel (44) zugeordnet ist, der zur Bildung eines Reibschlusses mit der Außenseite (15) des Hohlkegels (44) vorgesehen ist.
Schnellfrequenzspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen des Kugelkäfiges (10) und der Sperrkugeln (13) im Bezug zum Zugbolzen (6) axial festgelegt sind und der Schnellfrequenzspindel eine zum Schutz vor Verunreinigungen durch geeignete Dichtelemente (21) geschützte Werkzeugführungshülse (18) zur Aufnahme eines Werkzeugschaftes (20) zugeordnet ist.
Schnellfrequenzspindel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugführungshülse (18) eine Steuerkurve (22) aufweist, die zur radialen Verstellung der Sperrkugeln (13) bei einer axialen Verstellung des Zugbolzens (6) vorgesehen ist.
Schnellfrequenzspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Löseeinheit (23) durch einen mehrstufigen einfachwirkenden Zylinder realisiert ist, der mit der Spanneinheit (2) und der Maschinenspindel (3) rotiert und der aus mehreren Kolbenscheiben (24) mit jeweils einem Kolbengehäuse (29) und einer Kolbengegenseite (28) besteht.
Schnellfrequenzspindel nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass zur Entlüftung der Kolbengegenseite (28) ein Spalt zwischen Kolbengehäuse (29) und Maschinenspindel (3) vorgesehen ist.
Schnellfrequenzspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Löseeinheit (23) durch einen zweifachwirkenden Zylinder (35) realisiert ist, der integral mit einem Kraftverstärker gebildet ist, und dem ein Spannkeil (39) zur Wechselwirkung mit mindestens einer Lösekugel (40) zugeordnet ist.
Schnellfrequenzspindel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Spannstellung durch Anlegung von Druckluft an eine Lösedruckleitung (37) zur Kraftverstärkung eine axiale Verschiebung des zweifachwirkenden Zylinders (35) in Richtung des Zugbolzens (6) vorgesehen ist, die über den Spannkeil (39) in eine Radialbewegung der mindestens einen Lösekugel (40) und eine daraus resultierende Axialbewegung des Zugbolzens (6) gegen die Rückstellkraft der Spannfeder (5) des federbewehrten Zugbolzens (6) überführbar ist und die länger als die Axialbewegung des Zugbolzens (6) ist.
Werkzeug mit einem Werkzeugschaft (20) zur Verriegelung in einer Schnellfrequenzspindel nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Werkzeugschaftes (20) normiert ist und dem Werkzeugschaft (20) außenumfangsseitig eine Kugelaufnahme (14), insbesondere eine Greiferrille, zugeordnet ist.
Werkzeug mit einem Werkzeugschaft (20) nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Werkzeugschaftes (20) kleiner oder gleich 3 mm ist.