DE102017121294B4 - Spindle unit for machine tools - Google Patents
Spindle unit for machine tools Download PDFInfo
- Publication number
- DE102017121294B4 DE102017121294B4 DE102017121294.9A DE102017121294A DE102017121294B4 DE 102017121294 B4 DE102017121294 B4 DE 102017121294B4 DE 102017121294 A DE102017121294 A DE 102017121294A DE 102017121294 B4 DE102017121294 B4 DE 102017121294B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- spindle
- unit according
- spindle unit
- rotor element
- section
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/70—Stationary or movable members for carrying working-spindles for attachment of tools or work
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
- B23B31/02—Chucks
- B23B31/24—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means
- B23B31/26—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the working-spindle
- B23B31/261—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the working-spindle clamping the end of the toolholder shank
- B23B31/265—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the working-spindle clamping the end of the toolholder shank by means of collets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/0009—Energy-transferring means or control lines for movable machine parts; Control panels or boxes; Control parts
- B23Q1/0018—Energy-transferring means or control lines for movable machine parts; Control panels or boxes; Control parts comprising hydraulic means
- B23Q1/0027—Energy-transferring means or control lines for movable machine parts; Control panels or boxes; Control parts comprising hydraulic means between moving parts between which an uninterrupted energy-transfer connection is maintained
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/12—Arrangements for cooling or lubricating parts of the machine
- B23Q11/126—Arrangements for cooling or lubricating parts of the machine for cooling only
- B23Q11/127—Arrangements for cooling or lubricating parts of the machine for cooling only for cooling motors or spindles
Abstract
Spindeleinheit (10) für Werkzeugmaschinen, mit einer Spindel (12), die drehbar in einem Spindelgehäuse (14) gelagert ist und kopfseitig eine Spanneinrichtung (20) zur Aufnahme eines Werkzeugs umfasst und in welcher eine Zugstange (22) zur Betätigung der Spanneinrichtung (20) einliegt, wobei das hinteres Ende der Zugstange (22) verschiebbar innerhalb eines Rotorelements (26) gehalten wird, das gemeinsam mit der Spindel (12) und der Zugstange (22) drehbar in einem statischen Gehäuseteil (28) durch ein Wälzlager (30) gelagert ist, sowie einer Drehdurchführung für Druckluft von der Rückseite zur Kopfseite der Spindel (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Drehdurchführung einen hinteren Luftkanalabschnitt (64) umfasst, der sich gegenüber der Spindelachse (A) versetzt durch den Gehäuseteil (28) erstreckt und sich in einen vor dem Rotorelement (26) gelegenen Raum (54) öffnet, und eine Dichtung (76), die zur Abdichtung des Wälzlagers (30) gegen den Raum (54) angeordnet ist.Spindle unit (10) for machine tools, with a spindle (12) which is rotatably mounted in a spindle housing (14) and has a clamping device (20) on the head side for receiving a tool and in which a pull rod (22) for actuating the clamping device (20 ) rests, the rear end of the connecting rod (22) being slidably held within a rotor element (26) which, together with the spindle (12) and the connecting rod (22), is rotatable in a static housing part (28) by means of a roller bearing (30) is mounted, and a rotary feedthrough for compressed air from the rear to the head side of the spindle (12), characterized in that the rotary feedthrough comprises a rear air duct section (64) which extends through the housing part (28) offset with respect to the spindle axis (A) and opens into a space (54) located in front of the rotor element (26), and a seal (76) arranged to seal the roller bearing (30) against the space (54).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spindeleinheit für Werkzeugmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a spindle unit for machine tools, according to the preamble of claim 1.
Derartige Spindeleinheiten sind beispielsweise aus
Eine weitere vergleichbare Spindeleinheit wird außerdem in
Auch in der Offenlegungsschrift
Der nächste Stand der Technik wird in der Offenlegungsschrift
Durch die Spindeleinheit muss sowohl ein flüssiger Kühlschmierstoff als auch Druckluft geführt werden, die zum Ausblasen und Reinigen der Spanneinrichtung beim Werkzeugwechsel dient, aber auch als Steuerluft und Tastluft zur sensorischen Ermittlung einer Werkzeuganlage an der Spanneinrichtung dienen kann. Hierbei stellt sich das komplexe Problem einer Drehdurchführung für beide Medien, also den flüssigen Schmierstoff und die Druckluft, durch die Spindeleinheit zur Spanneinrichtung.Both a liquid cooling lubricant and compressed air must be fed through the spindle unit, which is used to blow out and clean the clamping device when changing tools, but can also be used as control air and sensing air for sensory determination of a tool system on the clamping device. This poses the complex problem of a rotary feedthrough for both media, i.e. the liquid lubricant and the compressed air, through the spindle unit to the clamping device.
Bei dem eingangs genannten Stand der Technik wird ein einziger axialer Fluidkanal für beide Medien genutzt. Diese Lösung ist konstruktiv einfach, weist jedoch unakzeptable Nachteile auf. Beispielsweise muss beim Umschalten von Kühlschmierstoff auf Druckluft zunächst der Fluidkanal über seine gesamte axiale Länge frei geblasen werden. Dies führt zwangsläufig zu Verunreinigungen der Umgebung. Die Verluste an Kühlschmierstoff sind relativ hoch, und bestimmte Schmierstoffsysteme lassen sich hierbei nicht nutzen. Überdies ist in
Es wurde daher nach Möglichkeiten gesucht, die beiden unterschiedlichen Fluids in voneinander getrennten Kanälen zu führen. Beispielsweise ist eine Lösung bekannt, in welcher einer der beiden Fluidkanäle axial versetzt zu einem weiteren, entlang der Spindelachse verlaufenden Fluidkanal sich durch die Spindel erstreckt. Aufgrund der relativ großen Länge der Spindel muss zu diesem Zweck eine entsprechend tiefe Bohrung im Spindelkörper hergestellt werden. Dies ist technisch aufwendig und birgt die Gefahr von hohen Kosten und Zeitverlusten bei der Herstellung, welche dadurch entstehend können, dass der Bohrer während des Bohrens abbricht und das zu bearbeitende Bauteil nicht mehr verwendet werden kann. Zudem ist keine konstruktive Lösung für einen zusätzlichen Fluidkanal bekannt, die sich mit einem im hinteren Ende der Spindeleinheit in einem statischen Gehäuseteil gelagerten Rotorelement zur Aufnahme der Zugstange vereinbaren lässt, durch die der axiale Fluidkanal geführt wird.Possibilities were therefore sought to conduct the two different fluids in separate channels. For example, a solution is known in which one of the two fluid channels extends through the spindle axially offset to a further fluid channel running along the spindle axis. Due to the relatively large length of the spindle, a correspondingly deep hole must be made in the spindle body for this purpose. This is technically complex and involves the risk of high costs and loss of time during production, which can arise if the drill breaks off during drilling and the component to be machined can no longer be used. In addition, no constructive solution for an additional fluid channel is known that can be reconciled with a rotor element mounted in a static housing part in the rear end of the spindle unit for receiving the pull rod through which the axial fluid channel is guided.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die beim Stand der Technik auftretenden Probleme zu lösen und eine Spindeleinheit der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass unterschiedliche Medien, also insbesondere Kühlschmierstoff und Druckluft, der Spanneinrichtung an der Kopfseite der Spindel unter Verringerung des Konstruktionsaufwands zuverlässig und unproblematisch zugeleitet werden können.It is therefore an object of the present invention to solve the problems occurring in the prior art and to further develop a spindle unit of the type mentioned at the outset in such a way that different media, i.e. in particular cooling lubricant and compressed air, can be fed to the clamping device on the head side of the spindle, reducing the Design effort can be supplied reliably and easily.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Spindeleinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a spindle unit having the features of claim 1 .
Erfindungsgemäß weist die Drehdurchführung der Spindeleinheit einen hinteren Luftkanalabschnitt auf, der sich gegenüber der Spindelachse versetzt durch den statischen Gehäuseteil erstreckt und sich in einem Raum öffnet, der axial vor dem Rotorelement liegt. Das Wälzlager, durch welches das Rotorelement in dem statischen Gehäuseteil drehbar gelagert ist, lässt sich gegen diesen Raum durch eine Dichtung abdichten.According to the invention, the rotary feedthrough of the spindle unit has a rear air duct section, which extends through the static housing part offset relative to the spindle axis and opens into a space axially forward of the rotor element. The roller bearing, through which the rotor element is rotatably mounted in the static housing part, can be sealed off from this space by a seal.
Diese Dichtung ist vor dem Rotorelement angeordnet und ist somit von dessen Vorderseite her in Richtung der Rückseite der Spindeleinheit mit Druck beaufschlagbar. Die Dichtung kann beispielsweise als Membran oder Gleitscheibe ausgebildet sein, die sich bei Druckbeaufschlagung des vor dem Rotorelement gelegenen Raums mit einem radial äußeren Randbereich an eine innere Schulter des Gehäuseteils und mit einem radial inneren Randbereich an einen äußeren ringförmigen Schulterbereich des Rotorelements anlegt. Ein Vorteil bei der Konstruktion und bei der Wartung des Rotorelements ergibt sich dadurch, dass dieses von der Rückseite der Spindeleinheit her zugänglich bleibt, beispielsweise über einen vergleichsweise einfach zu öffnenden Deckel.This seal is arranged in front of the rotor element and can thus be pressurized from its front side in the direction of the rear side of the spindle unit. The seal can be designed, for example, as a membrane or sliding disk which, when pressure is applied to the space in front of the rotor element, rests with a radially outer edge area on an inner shoulder of the housing part and with a radially inner edge area on an outer annular shoulder area of the rotor element. An advantage in the design and maintenance of the rotor element results from the fact that it remains accessible from the rear of the spindle unit, for example via a cover that can be opened comparatively easily.
Ein radialer Spalt zwischen dem Rotorelement und dem statischem Gehäuseteil, in dem das Rotorelement gelagert ist, lässt sich durch diese Dichtung zuverlässig abdichten, und ein Austreten von Druckluft nach hinten in Richtung des Wälzlagers wird zumindest weitgehend unterbunden. Aufgrund der axial versetzten Anordnung des hinteren Luftkanalabschnitts bleibt die Möglichkeit offen, einen weiteren Fluidkanal in konventioneller Weise axial entlang der Spindelachse durch das Rotorelement und die Zugstange nach vorn zur Spanneinrichtung zu führen, also in einem von der erfindungsgemäßen Drehdurchführung getrennten Kanal. Aus dem Raum, der vor dem Rotorelement gelegen ist, kann die durch den Gehäuseteil eingeleitete Druckluft dann in vergleichsweise einfacher Weise nach vom weitergeführt werden. Tiefe Bohrungen durch den Spindelkörper sind bei dieser Konstruktion nicht mehr erforderlich.A radial gap between the rotor element and the static housing part in which the rotor element is mounted can be reliably sealed by this seal, and escape of compressed air to the rear in the direction of the roller bearing is at least largely prevented. Due to the axially offset arrangement of the rear air duct section, the possibility remains open of guiding another fluid duct in a conventional manner axially along the spindle axis through the rotor element and the pull rod forward to the clamping device, i.e. in a duct separate from the rotary feedthrough according to the invention. From the space located in front of the rotor element, the compressed air introduced through the housing part can then be conveyed forward in a comparatively simple manner. Deep holes through the spindle body are no longer necessary with this design.
Die Drehdurchführung für die Druckluft bildet erfindungsgemäß ein eigenes Kanalsystem, das zusätzlich zu einem axialen Fluidkanal für Kühlmittelschmierstoff auf der Spindelachse vorgesehen wurde. Hierdurch lassen sich die Nachteile des Standes der Technik vermeiden, die etwa beim Umschalten von Kühlmittelzufuhr auf Druckluftzufuhr auftreten können. Die Implementierung eines Tastluftsystems wird wesentlich vereinfacht.According to the invention, the rotary feedthrough for the compressed air forms its own channel system, which was provided in addition to an axial fluid channel for coolant lubricant on the spindle axis. In this way, the disadvantages of the prior art can be avoided, which can occur, for example, when switching over from the supply of coolant to the supply of compressed air. The implementation of a sensing air system is significantly simplified.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements of the present invention result from the dependent claims.
Vorzugsweise umfasst die Drehdurchführung einen vorderen Luftkanalabschnitt, der sich von dem Raum, der vor dem Rotorelement liegt, ausgehend nach vom erstreckt und einen Ringspalt umfasst, der zylindrisch innerhalb der Spindel angeordnet ist. Die Druckluft wird damit beispielsweise zwischen inneren und äußeren Teilen der Spindel nach vorn geleitet, wobei ein radialer Zwischenraum zwischen diesen Teilen zur Durchleitung genutzt wird.Preferably, the rotary union includes a front air duct section extending forward from the space in front of the rotor element and including an annular gap cylindrically disposed within the spindle. The compressed air is thus guided forward, for example, between inner and outer parts of the spindle, a radial gap between these parts being used for the passage.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Federpaket auf der Zugstange angeordnet, das zwischen einem vorderen Anschlag eines inneren Spindelwellenteils und einem hinteren Anschlag eines radial erweiterten Abschnitts der Zugstange einliegt und die Zugstange nach hinten spannt, wobei der vordere Luftkanalabschnitt mindestens einen hinteren Verbindungsabschnitt umfasst, der sich durch den radial erweiterten Abschnitt der Zugstange erstreckt und den vor dem Rotorelement gelegenen Raum mit dem Ringspalt verbindet.According to a further preferred embodiment of the present invention, a spring assembly is arranged on the pull rod, which lies between a front stop of an inner spindle shaft part and a rear stop of a radially expanded section of the pull rod and tensions the pull rod to the rear, the front air duct section having at least one rear connecting section comprises, which extends through the radially expanded portion of the tie rod and connects the space located in front of the rotor element with the annular gap.
Weiter vorzugsweise ist der Ringspalt zwischen dem äußeren Umfang des Federpakets und einem äußeren Spindelwellenteil angeordnet.More preferably, the annular gap is arranged between the outer circumference of the spring assembly and an outer part of the spindle shaft.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt das Federpaket in einem zylindrischen Abschnitt des inneren Spindelwellenteils ein, und der Ringspalt ist zwischen dem inneren Spindelwellenteil und dem äußeren Spindelwellenteil angeordnet.According to a further preferred embodiment of the present invention, the spring assembly lies in a cylindrical section of the inner spindle shaft part, and the annular gap is arranged between the inner spindle shaft part and the outer spindle shaft part.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der innere Spindelwellenteil ein in den äußeren Spindelwellenteil eingeschobenes Bauteil.According to a preferred embodiment of the invention, the inner spindle shaft part is a component pushed into the outer spindle shaft part.
Weiter vorzugsweise umfasst der vordere Luftkanalabschnitt eine Anzahl von Verteilerkanälen, die sternförmig um die Spindelachse herum angeordnet sind und deren vordere Enden sich zur Kopfseite der Spindel öffnen und deren hintere Enden mit dem Ringspalt kommunizieren.More preferably, the front air duct section comprises a number of distributor ducts which are arranged in a star shape around the spindle axis and whose front ends open towards the head side of the spindle and whose rear ends communicate with the annular gap.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung münden die hinteren Enden der Verteilerkanäle in einen Ringkanal, der sich um die Spindelachse herum erstreckt und mit dem Ringspalt kommuniziert.According to a further preferred embodiment of the invention, the rear ends of the distributor channels open into an annular channel which extends around the spindle axis and communicates with the annular gap.
Weiter vorzugsweise kommunizieren die hinteren Enden der Verteilerkanäle mit dem Ringspalt durch mindestens einen vorderen Verbindungsabschnitt, in welchem ein Rückschlagventil angeordnet ist. Dieses Rückschlagventil öffnet sich ausschließlich bei einer Beaufschlagung von Druckluft von der Seite des Ringspalts her.More preferably, the rear ends of the distributor channels communicate with the annular gap through at least one front connecting section, in which a non-return valve is arranged. This check valve only opens when compressed air is applied from the side of the annular gap.
Vorzugsweise mündet der mindestens eine vordere Verbindungsabschnitt mit seinem vorderen Ende in den Ringkanal.The front end of the at least one front connecting section preferably opens into the ring channel.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Spindeleinheit einen Ringzylinderkolben, der in der Spindel hinter dem radial erweiterten Abschnitt der Zugstange zwischen einer vorgeschobenen Position, in der er mit einer kopfseitigen Dichtfläche gegen den radial erweiterten Abschnitt der Zugstange gerückt ist, und einer zurückgezogenen, vom radial erweiterten Abschnitt entfernten Position axial verschiebbar gelagert ist, wobei er in der vorgeschobenen Position den vor dem Rotorelement gelegenen Raum radial nach außen abdichtet. Durch diesen Ringzylinderkolben kann die Zugstange zu einer linearen Verschiebebewegung angetrieben werden.According to a further preferred embodiment of the invention, the spindle unit comprises an annular cylinder piston which is arranged in the spindle behind the radially enlarged section of the pull rod between an advanced position in which it has moved with a head-side sealing surface against the radially enlarged section of the pull rod and a retracted position is mounted axially displaceably from the radially expanded portion, wherein in the advanced position it seals the space located in front of the rotor element radially outwards. The pull rod can be driven to a linear displacement movement by this annular cylinder piston.
Weiter vorzugsweise ist der statische Gehäuseteil rückseitig durch einen Deckel verschlossen, wobei zwischen dem Deckel und dem Rotorelement ein Gleitelement einliegt, das mit einer Gleitfläche am Rotorelement anliegt.More preferably, the static housing part is closed at the rear by a cover, with a sliding element lying between the cover and the rotor element, which rests with a sliding surface on the rotor element.
Der statische Gehäuseteil und das Rotorelement sind vorzugsweise rückseitig in die Spindel eingeschoben. Damit sind sie leicht von der Rückseite der Spindel her zugänglich, etwa für Wartungs- oder Austauscharbeiten.The static housing part and the rotor element are preferably pushed into the spindle from the rear. This means that they are easily accessible from the back of the spindle, for example for maintenance or replacement work.
Die erfindungsgemäße Spindeleinheit umfasst weiter vorzugsweise eine Tauchspule als Wegaufnehmer mit einem Targetring zur Messung der axialen Verschiebeposition der Zugstange.The spindle unit according to the invention also preferably comprises a plunger coil as a displacement sensor with a target ring for measuring the axial displacement position of the pull rod.
Vorzugsweise ist diese Tauchspule in dem vor dem Rotorelement gelegenen Raum angeordnet ist. Diese bietet den Vorteil, dass die Tauchspule von der Druckluft umströmt werden kann, die in den Raum eingeleitet wird, und durch diese gekühlt wird.This plunger coil is preferably arranged in the space in front of the rotor element. This offers the advantage that the compressed air that is fed into the room can flow around the moving coil and be cooled by it.
Die Spindeleinheit umfasst gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einen axialen Fluidkanal, der sich entlang der Spindelachse durch das Rotorelement und die Zugstange bis zur Spanneinrichtung erstreckt.According to a further preferred embodiment of the invention, the spindle unit comprises an axial fluid channel which extends along the spindle axis through the rotor element and the pull rod to the clamping device.
Es wird angemerkt, dass sich die Begriffe „vorn“, „hinten“, „kopfseitig“, „rückseitig“ und dergleichen auf eine Anordnung der Spanneinrichtung an der Kopfseite, also der Vorderseite der Spindel beziehen, während die Rückseite der Spindeleinheit die von der Spanneinrichtung abgewandte Seite der Spindeleinheit darstellt.It is noted that the terms "front", "rear", "head side", "rear" and the like refer to an arrangement of the chuck on the head side, i.e. the front of the spindle, while the rear of the spindle unit is that of the chuck represents the opposite side of the spindle unit.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
-
1 ist ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spindeleinheit, wobei im oberen und im unteren Teil unterschiedliche Arbeitsstellungen der Spindeleinheit dargestellt sind; und -
2 ist eine vergrößerte Detailansicht aus1 .
-
1 is a longitudinal section through an embodiment of a spindle unit according to the invention, wherein different working positions of the spindle unit are shown in the upper and in the lower part; and -
2 is an enlarged detail view1 .
Die Spindeleinheit 10 umfasst eine Spindel 12, die um eine Drehachse (in
Die Spindel 12 umfasst an ihrer Kopfseite eine Spanneinrichtung 20 zur Aufnahme eines Werkzeugs. Diese Spanneinrichtung lässt sich durch eine Zugstange 22 betätigen, die sich entlang der Spindelachse A mittig durch die Spindel 12 hindurch erstreckt. An ihrem hinteren Ende 24 ist die Zugstange 22 in einem Rotorelement 26 gehalten, das um die Spindelachse A drehbar in einem statischen Gehäuseteil 28 einliegt (im Folgenden einfach als „Gehäuseteil“ bezeichnet). Wälzlager 30 dienen zur drehbaren Lagerung des Rotorelements 26 innerhalb des Gehäuseteils 28.On its head side, the
Die Zugstange 22 ist entlang der Spindelachse A verschiebbar zwischen einer zum Kopfende, also zur Spanneinrichtung 20 vorgeschobenen Stellung, die in der oberen Hälfte von
Die Zugstange 22 liegt in einem statischen Ringzylinder 32 ein. Dieser umfasst eine Tauchspule 34 als Wegaufnehmer, in der ein auf der Zugstange 22 angeordneter Targetring 36 zur Messung einer induktiven Änderung und damit der axialen Verschiebeposition der Zugstange 22 positioniert ist. Abweichend von dieser Ausführungsform können auch andere Arten von Wegaufnehmern anstelle der Tauchspule verwendet werden.The
Im Einzelnen weist die Zugstange 22 einen hinteren Abschnitt 38 auf, der in dem Ringzylinder 32 mit der Tauchspule 34 einliegt und sich bis zu dem Ende 24 der Zugstange 22 erstreckt. Dieser hintere Abschnitt 38 hat einen relativ kleinen Durchmesser und geht nach vom in einen radial erweiterten Abschnitt 40 über, der nach außen gegen einen äußeren Spindelwellenteil 42 abgedichtet ist. An diesen radial erweiterten Abschnitt 40 schließt sich nach vom ein vorderer Abschnitt der Zugstange 22 an, der sich bis zur Spanneinrichtung 20 erstreckt. Wird die Zugstange 22 nach vom geschoben, öffnen sich die Spannsegmente 44 der Spanneinrichtung 20 zur Aufnahme eines Werkzeugs. Durch ein Zurückziehen der Zugstange 22 werden diese Spannsegmente 44 mit ihren vorderen Enden radial nach außen gedrückt, um das Werkzeug einzuspannen.In particular, the
Um den vorderen Abschnitt der Zugstange 22 herum ist ein Federpaket 46 angeordnet, das in einem zylindrischen Raum innerhalb eines inneren Spindelwellenteils 48 einliegt. Dieser innere Spindelwellenteil 48 ist von hinten koaxial in den äußeren Spindelwellenteil 42 eingeschoben und an seinem vorderen Ende gegen diesen abgedichtet. Entlang seiner Erstreckung verbleibt zwischen dem inneren Spindelwellenteil 48 und dem äußeren Spindelwellenteil 42 ein Ringspalt 50, dessen Funktion noch näher beschrieben werden soll. Der innere Spindelwellenteil 48 erstreckt sich nach hinten bis zum radial erweiterten Abschnitt 40 der Zugstange 22.A
Das vordere Ende 52 des inneren Spindelwellenteils 48 umschließt die Zugstange 22 dicht, jedoch derart, dass die Zugstange 22 axial verschiebbar beweglich bleibt. Dieses vordere Ende 52 bildet einen vorderen Anschlag für das Federpaket 46, das zwischen diesem vorderen Anschlag und einem hinteren Anschlag am radial erweiterten Abschnitt 40 der Zugstange 22 einliegt. Das Federpaket 46 spannt somit die Zugstange 22 nach hinten, und diese kann nur gegen den Druck des Federpakets 46 nach vorn gedrückt werden, wie der Vergleich der gespannten Stellung mit der gelösten Stellung der Spanneinrichtung 20 in
Zwischen dem radial erweiterten Abschnitt 40 der Zugstange 22 und dem Rotorelement 26 öffnet sich innerhalb des äußeren Spindelwellenteils 42 ein Raum 54 um den hinteren Abschnitt 38 der Zugstange 22 herum, in welchem auch der Ringzylinder 32 angeordnet ist. In diesem Raum 54 ist ein Ringzylinderkolben 56 um den Ringzylinder 32 herum axial verschiebbar angeordnet. Der Ringzylinderkolben 56 dient als Antrieb der Zugstange 22 und lässt sich aus einer axial zurückgezogenen Position, die in
Die Anordnung des Ringzylinders 32 mit der Tauchspule 34 in diesem Raum 54 bietet den Vorteil, dass die Druckluft, die den Raum 54 durchströmt, auch die Tauchspule 34 umströmen kann und zur Kühlung derselben dient.The arrangement of the
Die Spindeleinheit 10 weist zwei Fluidkanäle zur Durchführung unterschiedlicher Fluids von der Rückseite zur kopfseitigen Spanneinrichtung 20 auf, nämlich einen axialen Fluidkanal 60, der sich entlang der Spindelachse A durch das Rotorelement 26 und die Zugstange 22 zu einer kopfseitigen Öffnung 62 an der Spanneinrichtung 20 erstreckt, sowie einen zusätzlichen Fluidkanal mit einer Drehdurchführung für Druckluft von der Rückseite zur Kopfseite der Spindel 12. Diese beiden Fluidkanäle verlaufen voneinander getrennt.The
Die Drehdurchführung für die Druckluft umfasst einen hinteren Luftkanalabschnitt 64, der sich gegenüber der Spindelachse A versetzt durch den Gehäuseteil 28 erstreckt. Im Einzelnen umfasst dieser hintere Luftkanalabschnitt 64 (siehe die vergrößerte Ansicht in
Nach hinten ist dieser Raum 54 gegen das Wälzlager 30, durch welches das Rotorelement 26 drehbar in dem Gehäuseteil 28 gelagert ist, durch eine Dichtung 76 in Form einer Membran oder Dichtscheibe abgedichtet. Diese Dichtung 76 weist an ihrer Rückseite eine Dichtfläche auf, deren radial innerer Teil einer radial äußeren Schulter des Rotorelements 26 zugewandt ist. Der radial äußere Teil der Dichtfläche ist einer entsprechenden radial inneren Schulter des Gehäuseteils 28 zugewandt.To the rear, this
Die Dichtung 76 ist zur Abdichtung eines Ringspalts 78 zwischen dem Rotorelement 26 und dem Gehäuseteil 28 angeordnet, der sich axial zwischen dem Raum 54 und dem Wälzlager 30 erstreckt. Dies ist beim Stillstand der Spindeleinheit 10 der Fall, wenn nämlich die Dichtung 76 durch den Druck innerhalb des Raums 54 gegen das Rotorelement 26 und das Gehäuseteil 28 gedrückt wird, derart, dass ihre Dichtfläche am Rotorelement 26 und an Gehäuseteil 28 anliegt. Luft, die in den Ringspalt 78 dennoch eindringt, kann über einen radialen Kanal 80 zum Außenbereich des Gehäuseteils 28 abgeleitet werden.The
Der Raum 54 steht mit dem Ringspalt 50 durch einen schräg, d.h. gegenüber der Spindelachse A um ca. 45° geneigten hinteren Verbindungsabschnitt 82 in Verbindung, der sich durch den radial erweiterten Abschnitt 40 der Zugstange 22 erstreckt. Die Druckluft wird somit aus dem Raum 54 axial nach vorn und radial nach außen in den Ringspalt 50 geleitet, wo sie weiter in Richtung der Spanneinrichtung 20 zwischen dem inneren Spindelwellenteil 48 und dem äußeren Spindelwellenteil 42 strömen kann. Das vordere Ende des Ringspalts 50 steht mit einem Ringkanal 84 über einen jeweiligen vorderen Verbindungsabschnitt 86 in Verbindung. Der Ringkanal 84 erstreckt sich um die Spindelachse A herum und verteilt die Druckluft somit gleichmäßig in Umfangsrichtung. Vom Ringkanal 84 gehen Verteilerkanäle 86 aus, die sich nach vorn bis zu kopfseitigen Öffnungen 88 an der Kopfseite der Spindel 12 öffnen. Diese Verteilerkanäle 86 sind sternförmig um die Spindelachse A herum angeordnet. Die Verteilerkanäle 86 sind zudem leicht nach außen geneigt, das heißt, ihre vorderen Öffnungen 88 liegen etwas weiter außen als der freie Durchmesser des Ringkanals 84.The
Durch diese Drehdurchführung kann Druckluft vom hinteren Ende der Spindeleinheit 10 nach vom zur Spanneinrichtung 20 geleitet werden, nämlich zunächst durch den hinteren Luftkanalabschnitt 64 hindurch, der sich gegenüber der Spindelachse A versetzt durch den Gehäuseteil 28 erstreckt, anschließend durch den Raum 54 vor dem Rotorelement 26 und durch den vorderen Luftkanalabschnitt 65, der den hinteren Verbindungsabschnitt 82, den Ringspalt 50, den vorderen Verbindungsabschnitt 86, den Ringkanal 84 und die Verteilerkanäle 86 umfasst. Die Druckluft dient einerseits zum Reinigen der Spanneinrichtung 20, kann jedoch auch als Tastluft zur Kontrolle der Werkzeuganlage dienen.Compressed air can be routed from the rear end of the
Aufgrund der voneinander getrennten Fluidkanäle für Kühlmittelschmierstoff und Druckluft kann die Zufuhr der beiden unterschiedlichen Fluids getrennt gesteuert werden. Zur Einleitung der Druckluft sind keine tiefen Bohrungen in den Spindelwellenteilen erforderlich. Zudem wird im hinteren Teil der Spindel 12 die Druckluft durch den hinteren Luftkanalabschnitt 64 am Rotorelement 26 vorbeigeleitet und beaufschlagt dessen Dichtung 76 von der Kopfseite her, also nach hinten. Die eröffnet konstruktiv die Möglichkeit, das Rotorelement 26 so auszubilden, dass es rückseitig aus der Spindel 12 herausgezogen werden kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind nämlich der Gehäuseteil 28 und das Rotorelement 26 rückseitig in den äußeren Spindelwellenteil 42 eingeschoben. Der Gehäuseteil 28 ist an seiner Rückseite durch einen Deckel 90 verschlossen. Zwischen dem Deckel 90 und dem Rotorelement 26 liegt ein zylindrischer Stator 92 ein, der mit einer vorderen Gleitfläche 94 am Rotorelement 26 anliegt. Der axiale Fluidkanal lässt sich durch einen hinteren radialen Abschnitt 96, der sich seitlich durch den Deckel 90 erstreckt, sowie durch den Stator 92 hindurch mit dem Kühlmittelfluid beaufschlagen.Due to the separate fluid channels for coolant lubricant and compressed air, the supply of the two different fluids can be controlled separately. No deep holes are required in the spindle shaft parts to introduce the compressed air. In addition, in the rear part of the
Die Zahl der vorderen Verbindungsabschnitte 86 und der hinteren Verbindungsabschnitte 82, die den Ringspalt 50 jeweils mit dem Raum 54 und mit dem Ringkanal 84 verbinden, kann beliebig gewählt werden. Die hinteren Öffnungen der hinteren Verbindungskanäle 82 liegen radial weiter innen als die vorderen Stirnflächen 58 des Ringzylinderkolbens 56, so dass auch in der vorgeschobenen Stellung des Ringzylinderkolbens 56, welcher dessen Dichtflächen 58 den Raum 54 radial nach außen abdichten, der Raum 54 noch immer mit dem Ringspalt 50 kommuniziert.The number of front connecting
Außer der hier beschriebenen Ausführungsform, in der das Federpaket 46 in einem zylindrischen Raum innerhalb eines zylindrischen Abschnitts des inneren Spindelwellenteils 48 einliegt, ist eine Ausführungsform möglich, bei der auf den zylindrischen Abschnitt des inneren Spindelwellenteils 48 verzichtet wird und das Federpaket 46 frei im äußeren Spindelwellenteil 42 einliegt. Der Ringspalt 50 wird dann zwischen dem äußeren Umfang des Federpakets 46 und einer Innenwand des äußeren Spindelwellenteils 42 gebildet.In addition to the embodiment described here, in which the
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017121294.9A DE102017121294B4 (en) | 2017-09-14 | 2017-09-14 | Spindle unit for machine tools |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017121294.9A DE102017121294B4 (en) | 2017-09-14 | 2017-09-14 | Spindle unit for machine tools |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017121294A1 DE102017121294A1 (en) | 2019-03-14 |
DE102017121294B4 true DE102017121294B4 (en) | 2022-03-17 |
Family
ID=65441891
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017121294.9A Active DE102017121294B4 (en) | 2017-09-14 | 2017-09-14 | Spindle unit for machine tools |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102017121294B4 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110899733A (en) * | 2019-12-08 | 2020-03-24 | 深圳市爱贝科精密机械有限公司 | Direct-coupled mechanical main shaft |
CN110899734A (en) * | 2019-12-08 | 2020-03-24 | 深圳市爱贝科精密机械有限公司 | Oil cylinder driving type mechanical main shaft |
CN113118481B (en) * | 2021-04-07 | 2022-09-20 | 大连理工大学 | Ultra-low temperature cooling medium internal spraying type mechanical main shaft |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3817799C1 (en) | 1988-05-26 | 1989-11-30 | A. Ott Gmbh, 8960 Kempten, De | Rotary transmission leadthrough for fluids, in particular for machine-tool spindles |
DE19751834A1 (en) | 1997-02-21 | 1998-09-03 | Gat Gmbh | Method and device for supplying a fluid mixture to a rotating machine part |
DE102005030277A1 (en) | 2005-06-21 | 2007-01-04 | Fischer AG Präzisionsspindeln | Spindle device with internal cooling |
EP2554301A1 (en) | 2010-03-30 | 2013-02-06 | Makino Milling Machine Co. Ltd. | Spindle device of a machine tool |
EP2881200A1 (en) | 2013-12-04 | 2015-06-10 | Gildemeister Drehmaschinen GmbH | Spindle unit for lathes and milling machines |
-
2017
- 2017-09-14 DE DE102017121294.9A patent/DE102017121294B4/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3817799C1 (en) | 1988-05-26 | 1989-11-30 | A. Ott Gmbh, 8960 Kempten, De | Rotary transmission leadthrough for fluids, in particular for machine-tool spindles |
DE19751834A1 (en) | 1997-02-21 | 1998-09-03 | Gat Gmbh | Method and device for supplying a fluid mixture to a rotating machine part |
DE102005030277A1 (en) | 2005-06-21 | 2007-01-04 | Fischer AG Präzisionsspindeln | Spindle device with internal cooling |
EP2554301A1 (en) | 2010-03-30 | 2013-02-06 | Makino Milling Machine Co. Ltd. | Spindle device of a machine tool |
EP2881200A1 (en) | 2013-12-04 | 2015-06-10 | Gildemeister Drehmaschinen GmbH | Spindle unit for lathes and milling machines |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102017121294A1 (en) | 2019-03-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4103376C1 (en) | ||
EP1069362B1 (en) | Rotatable connection for alternate mediums | |
EP0955123B1 (en) | Device for fluid conveyance | |
EP0771602B1 (en) | Boring bar | |
EP2492071B1 (en) | Milling motor with multiple spindles | |
DE102017121294B4 (en) | Spindle unit for machine tools | |
DE3637823C2 (en) | Power operated chuck | |
DE2346729B2 (en) | Combined peeling and roller burnishing tool | |
DE10114117B4 (en) | Cylinder with guide | |
CH653313A5 (en) | FOLDING CYLINDER OF A ROLL ROTARY PRINTING MACHINE. | |
DE3912659C1 (en) | ||
DE4341167A1 (en) | Device for transferring a print medium | |
EP3417178A1 (en) | Synchronizing cylinder for extrusion plants | |
DE2501020A1 (en) | CLAMPING COUPLING FOR RIGIDLY CONNECTING A DRIVE SOCKET WITH A SPINDLE SLIDED IN IT | |
DE102010047558B4 (en) | Machine tool with replaceable spindle unit | |
DE3619071C2 (en) | ||
DE2137385A1 (en) | Rock drill | |
DE3817799C1 (en) | Rotary transmission leadthrough for fluids, in particular for machine-tool spindles | |
DE2400461A1 (en) | DEVICE FOR SPRAYING A CHIPPING TOOL | |
DE102008064410A1 (en) | processing machine | |
EP1245329A1 (en) | Device for the supply of coolant/lubricant to a rotating tool with internal coolant passage | |
DE102018112169B4 (en) | Spindle unit for machine tools | |
EP1136159B1 (en) | Rotation independent activating means of a machine part | |
DE3731183C1 (en) | Adjusting drive for a hollow control rod, axially displaceable in a rotating machine-tool spindle, of a tool chucker provided in the spindle | |
DE102012012414A1 (en) | Deep hole drilling machine and deep hole drilling method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: TER MEER STEINMEISTER & PARTNER PATENTANWAELTE, DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |