DE102018112169B4 - Spindeleinheit für Werkzeugmaschinen - Google Patents

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    • B23B31/261Chucks 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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spindeleinheit (10) für Werkzeugmaschinen, mit einer Spindel (12), die drehbar in einem Spindelgehäuse (20) gelagert ist, an ihrem vorderen Ende eine Spanneinrichtung zur Aufnahme eines Werkzeugs umfasst, Mitteln zur Betätigung der Spanneinrichtung, die ein axial verschiebbares Antriebselement umfassen, und einer Zuführung für Druckluft vom hinteren zum vorderen Ende der Spindel (12). Erfindungsgemäß umfasst die Zuführung zumindest einen Druckluftkanalabschnitt (76), der sich durch einen hinteren Endabschnitt (28) der Spindel (12) erstreckt und zur Umfangsoberfläche (78) des Endabschnitts (28) durch eine radiale Öffnung (80) geöffnet ist. Das Antriebselement ist ein doppeltwirkender Ringzylinderkolben (48), der den hinteren Endabschnitt (28) der Spindel umschließt und auf diesem zwischen einer hinteren Endstellung, in der der Ringzylinderkolben (48) den hinteren Endabschnitt (28) der Spindel (12) nicht berührt, und einer vorgeschobenen Öffnungsstellung verschiebbar ist, in der der Ringzylinderkolben (48) den Ringraum (74) zum vorderen Ende der Spindeleinheit (10) hin gleitend abdichtet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spindeleinheit für Werkzeugmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Derartige Spindeleinheiten sind beispielsweise aus EP 2 881 200 A1 , EP 2 554 301 A1 und EP 0 780 192 A1 bekannt. Sie umfassen jeweils eine Spindel, die drehbar in einem Spindelgehäuse gelagert ist und an ihrem vorderen Ende eine Spanneinrichtung zur Aufnahme eines Werkzeugs umfasst. Mit ihrem hinteren Ende ist die Spindel auf geeignete Weise an oder in einem statischen Gehäuseteil gelagert. Zur Betätigung der Spanneinrichtung sind verschiebbare Antriebselemente wie etwa Zugstangen oder dergleichen vorgesehen, die axial in der Spindel einliegen. Durch Einziehen oder Vorschieben solcher Antriebselemente lassen sich Greifer am Kopfende der Spanneinrichtung betätigen, durch welche ein Werkzeug je nach Stellung eingespannt oder ausgestoßen wird.
  • Durch die Spindeleinheit muss außer einem flüssigen Kühlschmierstoff außerdem Druckluft zugeführt werden, die zum Ausblasen und Reinigen der Spanneinrichtung beim Werkzeugwechsel dient. Es sind Lösungen bekannt, bei welchen ein einziger axialer Fluidkanal für beide Medien genutzt wird. 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, was zwangsläufig zu Verunreinigungen der Umgebung führt. Die Verluste an Kühlschmierstoff sind relativ hoch, und bestimmte Schmierstoffsysteme lassen sich hierbei nicht nutzen.
  • Zur Erhöhung der Prozesssicherheit nach dem sog. Werkzeugwechsel wird weiterhin eine Detektierung unter Umständen eingeklemmter Späne in einer Wechselschnittstelle (i.d.R. heute als Kegel-Plananlage-Kombinationen ausgeführt) gefordert, deren Nichterkennen zu Ausschuss von Bauteilen führt. Hierzu ist eine sog. Plananlagekontrolle über Tastluft ein bekanntes Mittel. Die Zuführung der Tastluft im Stillstand der Spindeleinheit von einem dauerhaft stationären Abschnitt in einen im Betrieb rotierenden Bereich stellt hierbei ein komplexes Problem dar, weil neben der pneumatischen Dichtigkeit der Übergabeschnittstelle auch eine zeitneutrale Lösung gefragt ist, die eine solche sog. Plananlagekontrolle über Tastluft ohne zusätzliche Bauteilbewegungen oder dergleichen realisiert. Wegen der z.T. hohen Umfangsgeschwindigkeiten moderner Motorspindeln sind weiterhin sog. Rotationsdichtungen nur sehr eingeschränkt nutzbar.
  • 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 durch die Spindel verläuft. Eine konstruktive Herausforderung besteht jedoch darin, voneinander getrennte Zuführungen für die beiden Fluids am hinteren Ende der Spindeleinheit zu schaffen. Insbesondere ist es auch wünschenswert, den Druckluftkanal auf möglichst einfache Weise sperren und blockieren zu können, und zwar abzudichten, wenn Druckluft benötigt wird, jedoch ohne Dichtungsmittel, die beim Betrieb der rotierenden Spindel zu Verschleiß führen.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, voneinander getrennte Zuführungen am hinteren Ende der Spindeleinheit für Druckluft und Kühlschmierstoff zu schaffen, derart, dass sich die Druckluftzufuhr auf konstruktiv einfache Weise steuern lässt. Insbesondere soll die Zuführung für Druckluft durch Dichtungsmittel abdichtbar sein, die beim Betrieb der Spindel keinen übermäßigen Verschleiß verursachen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Spindeleinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß weist die Zuführung zumindest einen Druckluftkanalabschnitt auf, der sich durch einen hinteren Endabschnitt der Spindel erstreckt und zu einem Ringraum, der sich um diesen Endabschnitt herum erstreckt, durch eine radiale Öffnung geöffnet ist. Als Antriebselement zur Betätigung der Spanneinrichtung ist ein doppelwirkender Ringzylinderkolben vorgesehen, der diesen hinteren Endabschnitt der Spindel umschließt und auf diesem verschiebbar ist. In einer hinteren Endstellung des Ringzylinderkolbens berührt dieser den hinteren Endabschnitt der Spindel nicht, so dass diese ohne Kontakt mit dem Ringzylinderkolben rotieren kann. Dichtungsmittel, die an der radialen Innenseite des Ringzylinderkolbens zur Abdichtung der Drehdurchführung für die Druckluft vorgesehen sind, unterliegen dann keinem Verschleiß bei der Rotation der Spindel.
  • Der Ringzylinderkolben lässt sich nach vom in eine vorgeschobene Öffnungsstellung vorschieben, in der er den oben erwähnten Ringraum zum vorderen Ende der Spindeleinheit hin gleitend abdichtet. Dies kann durch das bereits genannte Dichtungsmittel auf der Innenseite des Ringzylinderkolbens erfolgen, also etwa eine axial gleitende Dichtung, die während der Vorschubbewegung des Ringzylinderkolbens aus der hinteren Endstellung in die vorgeschobene Öffnungsstellung auf den hinteren Endabschnitt der Spindel gleitet.
  • Somit wird in der Öffnungsstellung des Ringzylinderkolbens ein dichter Druckluftkanal durch Verschieben des Ringzylinderkolbens nach vom geschaffen, durch welchen beim Stillstand der Spindel Druckluft nach vorn geleitet werden kann. Hierzu kann der Ringzylinderkolben von einer hinten mit Druck beaufschlagt werden. Vor Inbetriebnahme der Spindel wird der Ringzylinderkolben durch Druckluftbeaufschlagung von vom in seine hintere Endstellung geschoben, um den Kontakt zwischen Ringzylinderkolben und Spindeloberfläche freizugeben. Der Öffnungs- und Schließzustand des Druckluftkanals lässt sich somit auf einfache Weise durch die Verschiebestellung des Ringzylinderkolbens steuern, und zwar unabhängig von dem Fluidkanal, in welchem der Kühlschmierstoff durch die Spindel geleitet wird. Letzterer kann entlang der Spindelachse verlaufen, während der Druckluftkanal gegenüber der Spindelachse versetzt angeordnet sein kann. Eine Entkopplung der beiden Fluidkanäle voneinander lässt sich somit einfach realisieren.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Ringzylinderkolben an seiner Innenseite eine Dichtung auf, die auf einem vor der Öffnung gelegenen axialen Abschnitt des Endabschnitts gleitet. Diese Dichtung liegt in der hinteren Endstellung des Ringzylinderkolbens kontaktlos über der Umfangsoberfläche des Endabschnitts.
  • Vorzugsweise ist die Dichtung in der hinteren Endstellung des Ringzylinderkolbens axial in der Position angeordnet, an der sich die Öffnung befindet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erstreckt sich der zumindest eine Druckluftkanalabschnitt, der innerhalb des hinteren Endabschnitts der Spindel verläuft, parallel zur Spindelachse. Er kann somit parallel zu dem weiteren Fluidkanal für flüssigen Kühlschmierstoff angeordnet sein. Es ist möglich, mehrere solcher Druckluftkanalabschnitte parallel zueinander um die Spindelachse herum anzuordnen.
  • Weiter vorzugsweise umfasst der Ringzylinderkolben einen beiderseitig mit hydraulischem Druck beaufschlagbaren Wirkungsteil, der axial verschiebbar in einem Ringraum im statischen Gehäuseteil einliegt. Dieser Ringraum wird somit durch den Wirkungsteil des Ringzylinderkolbens in zwei Teilräume geteilt. Eine Druckdifferenz zwischen diesen Teilräumen lässt sich zur Verschiebung des Ringzylinderkolbens einstellen.
  • Weiter vorzugsweise kann der Ringzylinderkolben dann, wenn der Wirkungsteil des Ringzylinderkolbens drucklos im Ringraum im statischen Gehäuseteil einliegt, durch einen axial vor dem Ringzylinderkolben angeordneten weiteren Ringzylinderkolben durch eine von vorn wirkende Federkraft in einer Position gedrückt werden, in der die Gleitdichtung axial vor der Öffnung auf der Umfangsoberfläche des hinteren Endabschnitts der Spindel aufliegt und der hintere Ringzylinderkolben durch einen im Ringraum angelegten pneumatischen Druck axial nach vorn gegen den vorderen Ringzylinderkolben gedrückt wird. Dieser pneumatische Druck kann durch Tastluft erzeugt werden, die im Stillstand der Spindeleinheit zur Plananlagekontrolle nach vom zur Werkzeugaufnahme geleitet wird.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Ringzylinderkolben ferner einen zylindrischen Teil, der sich in Richtung der Spindelachse erstreckt, wobei der Wirkungsteil sich radial von dem zylindrischen Teil aus nach außen erstreckt. Der zylindrische Teil des Ringzylinderkolbens ist somit um die Spindelachse herum angeordnet und gleitet entlang dieser.
  • Weiter vorzugsweise umschließt der zylindrische Teil mit einem axial vor dem Wirkungsteil gelegenen vorderen Endabschnitt den hinteren Endabschnitt der Spindel. Dieser vordere Endabschnitt des zylindrischen Teils des Ringzylinderkolbens kann insbesondere an seiner Innenseite mit der Dichtung versehen sein, die in der vorgeschobenen Öffnungsstellung des Ringzylinderkolbens auf dem hinteren Endabschnitt der Spindel gleitend aufliegt.
  • Weiter vorzugsweise ist dieser vordere Endabschnitt radial nach innen abgestuft.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Ringraum im statischen Gehäuseteil durch zwei Gehäuseelemente begrenzt, von denen ein erstes Gehäuseelement ein Deckel ist, der in dem zweiten Gehäuseelement einliegt und die Spindeleinheit an ihrem hinteren Ende verschließt. Durch Abnehmen des Deckels ist das hintere Ende der Spindeleinheit frei zugänglich. Insbesondere kann in diesem Zustand der Ringzylinderkolben axial aus dem hinteren Ende der Spindeleinheit herausgezogen werden.
  • Vorzugsweise umfasst dieser Deckel eine axiale Drehdurchführung zur Einleitung eines Kühlschmierstoffs in den hinteren Endabschnitt der Spindel auf.
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen 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;
    • 2 ist ein Längsschnitt entsprechend 1 zur Darstellung einer weiteren Arbeitsstellung der erfindungsgemäßen Spindeleinheit; und
    • 3 und 4 sind vergrößerte Ansichten von Teilbereichen aus den 2.
  • 1 und 2 zeigen eine Spindeleinheit 10 für eine nicht näher dargestellte Werkzeugmaschine. Sie dient dazu, an ihrem kopfseitigen oder vorderen Ende (in 1 links) ein Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung aufzunehmen. Das rückseitige Ende der Spindeleinheit 10 befindet sich in der Figur somit rechts. Die Spindelachse A steht hier horizontal.
  • Die Spindeleinheit 10 umfasst eine Spindel 12, die um die Spindelachse A drehbar in einem Spindelgehäuse gelagert ist. Das Spindelgehäuse sowie entsprechende Wälzlager am kopfseitigen und am hinteren Ende der Spindel sind nicht näher dargestellt. Ein ebenfalls nicht näher dargestellter Antrieb zur Drehung der Spindel umfasst einen Rotor auf dem äußeren Umfang der Spindel, der durch einen elektromagnetischen Stator angetrieben wird.
  • Die Spindel 12 weist an ihrer Kopfseite (außerhalb der Zeichnungsebene links) eine Spanneinrichtung zur Aufnahme eines Werkzeugs auf. Diese Spanneinrichtung lässt sich durch eine Zugstange 14 betätigen, die sich entlang der Spindelachse A mittig durch die Spindel 12 hindurch erstreckt. Ein zum hinteren Ende der Spindel 12 gelegener Endabschnitt 16 der Zugstange 40 ist radial nach außen erweitert und ist durch Dichtungen 18 gegenüber einem äußeren zylindrischen Gehäuse 20 der Spindel 12 abgedichtet. Vor diesem radial erweiterten Endabschnitt 16 erstreckt sich ein zylindrischer Raum 22 um die Zugstange 14 herum, in welchem ein Federpaket 24 einliegt. Dieses drückt die Zugstange 14 nach hinten, so dass diese nur gegen den Druck des Federpakets 24 nach vorn gedrückt werden kann. Im oberen Teil von 1(oberhalb der Spindelachse A) ist der Zustand dargestellt, in welchem die Zugstange 14 nach vom zum Kopfende der Spindel 12 vorgeschoben ist, und in der unteren Hälfte von 1 der Zustand mit zurückgezogener Zugstange. Die Bewegung der Zugstange 14 erfolgt durch einen Linearantrieb, der im Folgenden näher erläutert werden soll.
  • Zu ihrem hinteren Ende hin wird die Spindel 12 durch einen angeflanschten Deckel 26 verschlossen, der in der Nähe der Spindelachse A nach hinten zu einem hinteren Endabschnitt 28 ausläuft. Die hintere Stirnfläche 30 dieses hinteren Endabschnitts 28 liegt an einem etwa zylindrischen Stator 32 an, der Bestandteil eines statischen Gehäuseteils 33 ist. Die hintere Stirnfläche 30 bildet mit dem Stator 32 ein Gleitlager 36, durch welches die Spindel 12 mit ihrem hinteren Endabschnitt 28 mit dem statischen Gehäuseteil 33 gekoppelt ist.
  • Vom Deckel 26 aus erstreckt sich entlang der Spindelachse A ein innerer zylindrischer Ansatz 38 zum Kopfende der Spindel 12 in einen inneren Spindelkanal 40, der innerhalb der Zugstange 14 verläuft. Der zylindrische Ansatz 38 ist in einen radial erweiterten Endabschnitt 44 des Spindelkanals 40 aufgenommen, so dass der hintere Endabschnitt 16 der Zugstange 14 frei auf dem zylindrischen Ansatz 38 während der Verschiebung der Zugstange 14 gleiten kann. Der Deckel 26 bildet gemeinsam mit dem hinteren Endabschnitt 28 und dem zylindrischen Ansatz 38 ein einstückiges Bauteil, durch welches sich ein zylindrischer Kanal 42 zur Durchleitung des Kühlfluids von der hinteren Stirnfläche 30 zum vorderen Ende des zylindrischen Ansatzes 38 erstreckt. Durch diesen Kanal 42 wird ein Kühlfluid vom hinteren Ende der Spindel 12 axial in Richtung des Kopfendes geleitet. Das Kühlfluid wird durch den statischen Gehäuseteil 34 und den Stator 32 in das hintere Ende des Kanals 42 eingespeist. Das Gleitlager 36 am hinteren Endabschnitt 28 bildet somit eine axiale Drehdurchführung zur Einleitung des Kühlfluids in die Spindel 12.
  • Zum Antrieb der Zugstange 14 sind axial verschiebbare Antriebselemente vorgesehen. Diese umfassen zwei Ringzylinderkolben 46 und 48, von denen ein vorderer Ringzylinderkolben 46 unmittelbar auf den hinteren Endabschnitt 16 der Zugstange 14 wirkt und ein hinterer Ringzylinderkolben 48 vom statischen Gehäuseteil 34 aus gegen die hintere Stirnfläche 50 des vorderen Ringzylinderkolbens 46 wirkt, so dass dieser zum Kopfende der Spindel 12 gedrückt werden kann. Der vordere Ringzylinderkolben 46 weist einen hinteren radialen Flanschteil 52 und einen vorderen Teil 54 auf, der sich von dem radialen Flanschteil 52 aus nach vorn erstreckt und in welchem Druckstifte 56 gelagert sind, die rückseitig gegen den erweiterten Endabschnitt 16 der Zugstange 14 drücken, wenn der vordere Ringzylinderkolben 46 durch den hinteren Ringzylinderkolben 48 nach vom gedrückt wird. Der vordere Teil 54 erstreckt sich durch Öffnungen im rückseitigen Deckel 26 des Gehäuses 20 der Spindel 12 und lässt sich in diesem axial verschieben.
  • Der hintere Ringzylinderkolben 48 ist als doppeltwirkender Ringzylinderkolben ausgeführt. Er umfasst einen mittleren zylindrischen Teil 58, der sich entlang der Spindelachse A erstreckt, einen hinteren Wirkungsteil 60, der sich radial vom hinteren Ende des zylindrischen Teils 58 aus nach außen erstreckt, und einen vorderen Endabschnitt 62, der sich von dem zylindrischen Teil 58 aus nach innen erstreckt und radial von dem zylindrischen Teil 58 nach innen abgestuft ist. Dieser vordere Endabschnitt 62 des hinteren Ringzylinderkolbens 48 umschließt in der im oberen Teil der 1 gezeigten vorgeschobenen Stellung des hinteren Ringzylinderkolbens 48 den hinteren Endabschnitt 28 der Spindel 12 dicht und gleitet auf diesem. Zu diesem Zweck umfasst der vordere Endabschnitt 62 an seiner Innenseite eine Gleitdichtung 63, die auf der Umfangsoberfläche des hinteren Endabschnitts 28 der Spindel 12 gleiten kann.
  • Der Wirkungsteil 60 liegt in einem Ringraum innerhalb des statischen Gehäuseteils 34 ein und ist beiderseitig, d.h. sowohl an seiner vorderen Stirnseite 64 als auch an seiner gegenüberliegenden hinteren Stirnseite 66 mit hydraulischem Druck beaufschlagbar, so dass er innerhalb dieses Ringraums 68 axial verschiebbar ist. Der Ringraum 68 kann zu diesem Zweck von gegenüberliegenden Seiten mit einem Druckfluid beaufschlagt werden. Der untere Teil von 1 zeigt eine Stellung, in welcher der Ringraum 68 an seiner vorderen Seite mit dem Druckfluid beaufschlagt wird, so dass dieses gegen die vordere Stirnseite 64 drückt und der hintere Ringzylinderkolben 48 auf diese Weise nach hinten geschoben wird, bis er an der hinteren Stirnfläche des Ringraums 68 anschlägt. Diese Stellung soll im folgenden als hintere Endstellung bezeichnet werden. Der obere Teil von 1 zeigt die entgegengesetzte Verschiebestellung, in welcher der Ringraum 68 von der Rückseite her mit dem Druckfluid beaufschlagt wird und dieses somit Druck auf die hintere Stirnseite 66 des Wirkungsteils 60 ausübt, so dass der hintere Ringzylinderkolben 48 nach vorn geschoben wird und den vorderen Ringzylinderkolben 46 betätigen kann. Diese Stellung soll im folgenden als vorgeschobene Öffnungsstellung bezeichnet werden.
  • Der Ringraum 68 innerhalb des statischen Gehäuseteils 33 wird durch zwei statische Gehäuseelemente 70, 34 begrenzt, von denen ein erstes Gehäuseelement der bereits erwähnte Deckel 34 ist, der auf einem zweiten Gehäuseelement 70 aufliegt und sich axial in dieses hinein erstreckt. Dieses zweite Gehäuseelement 70 nimmt im Übrigen auch den Stator 32 auf.
  • Die vorliegende Spindeleinheit 10 umfasst ferner eine zusätzliche Drehdurchführung für Druckluft vom hinteren zum vorderen Ende der Spindel 12. Diese zweite Drehdurchführung umfasst einen hinteren Druckluftkanalabschnitt 72, der sich durch den Deckel 34 des statischen Gehäuseteils 33 aus nach vorn parallel zur Spindelachse A in einen Ringraum 74 öffnet, der nach innen durch die äußere Umfangsoberfläche des hinteren Endabschnitts 28 der Spindel 12 und nach außen durch den zylindrischen Teil 58 des hinteren Ringzylinderkolbens 48 begrenzt wird, sowie nach vom durch den abgestuften vorderen Endabschnitt 62 des hinteren Ringzylinderkolbens 48. Da der hintere Ringzylinderkolben 48 auf dem hinteren Endabschnitt 28 der Spindel 12 linear verschiebbar ist, wird dieser Ringraum 74 während der Verschiebung des hinteren Ringzylinderkolbens 48 vergrößert bzw. verkleinert, je nach Verschieberichtung.
  • Die Zuführung für Druckluft umfasst weiter einen Druckluftkanalabschnitt 76, der sich durch den hinteren Endabschnitt 28 der Spindel 12 parallel zur Spindelachse A erstreckt und sich zur Umfangsoberfläche 78 des Endabschnitts 28 und somit zum Ringraum 74 hin durch eine radiale Öffnung 80 öffnet. Axial nach vorn öffnet sich dieser Druckluftkanalabschnitt 76 in einen vorderen Ringraum 82, der sich um den zylindrischen Ansatz 38 herum erstreckt. An diesen vorderen Ringraum 82 schließen sich wiederum diagonale Druckluftkanäle 84 an, die sich nach außen in parallel zur Spindelachse A verlaufende Druckluftkanalabschnitte 86 öffnen.
  • Die Druckluft wird also nacheinander durch die hinteren Druckluftkanalabschnitte 72, den Ringraum 74, durch die Öffnung 80 in den Druckluftkanalabschnitt 76 innerhalb des Endabschnitts 28, weiter durch den vorderen Ringraum 38, durch die diagonalen Druckluftabschnitte 84 und schließlich nach vom durch die vorderen äußeren Druckluftkanalabschnitte 86 geleitet. Die Druckluft dient einerseits zum Reinigen der Spanneinrichtung, kann jedoch auch als Tastluft zur Kontrolle der Werkzeuganlage dienen.
  • Während die Drehdurchführung für das Kühlfluid axial auf der Spindelachse A verläuft, leitet die zusätzliche Drehführung die Druckluft parallel zur Spindelachse A bzw. um diese herum. Es versteht sich, dass die parallel zur Spindelachse A verlaufenden Druckluftkanalabschnitte, wie etwa insbesondere Druckluftkanalabschnitte 76 innerhalb des hinteren Endabschnitts 28 der Spindel 12, um die Spindelachse A herum verteilt angeordnet sein können. Entsprechendes gilt für die radialen Öffnungen 80 zum Ringraum 74 hin.
  • Der hintere Ringzylinderkolben 48 ist derart angeordnet, dass in der vorgeschobenen Öffnungsstellung, die in 1 oben dargestellt ist, die Dichtung 63 axial vor der Öffnung 80 in Richtung des vorderen Endes der Spindeleinheit 10 liegt und somit den Ringraum 74 nach vorn hin abdichtet, und in der hinteren Endstellungaxial auf der Höhe der Öffnung 80 liegt. Da die Umfangsoberfläche 74 mitsamt der Öffnung 80 an dieser Stelle radial geringfügig nach innen zurückspringt und der Endabschnitt 28 der Spindel 12 seinen Durchmesser verringert, hat die Dichtung 63 hier keinen Kontakt mehr zum Endabschnitt 28 und berührt diesen nicht. Somit kann in der hinteren Endstellung des hinteren Ringzylinderkolbens 48 die Spindel 12 frei und ohne Berührung mit dem Ringzylinderkolben 48 rotieren. Der Druck, mit welchem die Druckluft durch die zweite Drehdurchführung in den Ringraum 74 eingeleitet wird, ist unabhängig von dem Druck innerhalb des Ringraums 68 im statischen Gehäuseteil zur Betätigung des hinteren Ringzylinderkolbens 48. Die beiden Drücke lassen sich somit unabhängig voneinander steuern. Ferner kann auch der Druck des Kühlfluids innerhalb der axialen Drehdurchführung unabhängig von den beiden übrigen Drücken, also demjenigen des hydraulischen Druckfluids zur Betätigung des hinteren Ringzylinderkolbens 48 und dem Druck der Druckluft in der weiteren Drehdurchführung, gehalten werden. 2 zeigt in der oberen Hälfte die erfindungsgemäße Spindeleinheit aus 1 in der vorgeschobenen Öffnungsstellung bei ausgestoßenem Werkzeug, in der unteren Hälfte jedoch eine Zwischenstellung, in welcher sich der hintere Ringzylinderkolben 48 zwischen dieser oben dargestellten Stellung und der hinteren Endstellung (untere Hälfte von 1) befindet. Hier liegt der Wirkungsteil 60 des Ringzylinderkolbens 48 drucklos im Ringraum 68 im statischen Gehäuseteil 33 ein, d. h., er wird von keiner Seite mit Druck beaufschlagt. Diese Lage wird erreicht, wenn das Werkzeug aufgenommen ist und die Zugstange 14 nach hinten gedrückt ist, so dass der vordere Ringzylinderkolben 46 den hinteren Ringzylinderkolben 48 frei nach hinten drücken kann. In dieser Position befindet sich die Gleitdichtung 63 noch immer axial vor der Öffnung 80 gleitend auf der Umfangsoberfläche 78 des hinteren Endabschnitts 28 der Spindel 12. Der Ringraum 74 ist somit auch in dieser Zwischenstellung noch nach vorn hin abgedichtet. Somit kann auch bei eingewechseltem Werkzeug vor Inbetriebnahme der Spindel 12 Tastluft über die Drehdurchführung für die Druckluft nach vom geleitet werden.
  • 3 ist eine vergrößerte Darstellung der Gleitdichtung 63 in der Position gemäß 1 unten, in welcher sich die Gleitdichtung 63 axial auf der Höhe der Öffnung 80, jedoch im radialen Abstand kontaktlos über der Öffnung 80 und der Umfangsoberfläche 78 des hinteren Endabschnitts 28 der Spindel 12 befindet.
  • 4 ist eine vergrößerte Darstellung der Gleitdichtung 63 in der Position gemäß 2 unten, in welcher sich die Gleitdichtung 63 axial vor der Öffnung 80 befindet.

Claims (11)

  1. Spindeleinheit (10) für Werkzeugmaschinen, mit einer Spindel (12), die drehbar in einem Spindelgehäuse (20) gelagert ist, an ihrem vorderen Ende eine Spanneinrichtung zur Aufnahme eines Werkzeugs umfasst, Mitteln zur Betätigung der Spanneinrichtung, die ein axial verschiebbares Antriebselement umfassen, und einer Zuführung für Druckluft vom hinteren zum vorderen Ende der Spindel (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung zumindest einen Druckluftkanalabschnitt (76) umfasst, der sich durch einen hinteren Endabschnitt (28) der Spindel (12) erstreckt und zu einem Ringraum (74) um den hinteren Endabschnitt (28) der Spindel (12) durch eine radiale Öffnung (80) geöffnet ist, und dass das Antriebselement ein doppeltwirkender Ringzylinderkolben (48) ist, der den hinteren Endabschnitt (28) der Spindel (12) umschließt und auf diesem zwischen einer hinteren Endstellung, in der der Ringzylinderkolben (48)den hinteren Endabschnitt (28) der Spindel (12) nicht berührt, und einer vorgeschobenen Öffnungsstellung verschiebbar ist, in der der Ringzylinderkolben (48) den Ringraum (74) zum vorderen Ende der Spindeleinheit (10) hin gleitend abdichtet.
  2. Spindeleinheit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringzylinderkolben (48) an seiner Innenseite eine Dichtung aufweist, die auf einem vor der Öffnung (80) gelegenen axialen Abschnitt des Endabschnitts (28) gleitet, und dass diese Dichtung in der hinteren Endstellung des Ringzylinderkolbens (48) kontaktlos über der Umfangsoberfläche (78) des Endabschnitts (28) liegt.
  3. Spindeleinheit gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung in der hinteren Endstellung des Ringzylinderkolbens (48) axial in der Position angeordnet ist, an der sich die Öffnung (80) befindet.
  4. Spindeleinheit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Druckluftkanalabschnitt (76) sich parallel zur Spindelachse (A) erstreckt.
  5. Spindeleinheit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringzylinderkolben (48) einen beiderseitig mit hydraulischem Druck beaufschlagbaren Wirkungsteil (60) umfasst, der axial verschiebbar in einem Ringraum (68) im statischen Gehäuseteil (33) einliegt.
  6. Spindeleinheit gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringzylinderkolben (48) dann, wenn der Wirkungsteil (60) des Ringzylinderkolbens (48) drucklos im Ringraum (68) im statischen Gehäuseteil (33) einliegt, durch einen axial vor dem Ringzylinderkolben (48) angeordneten weiteren Ringzylinderkolben (46) durch eine von vom wirkende Federkraft in einer Position gedrückt werden kann, in der die Gleitdichtung (63) axial vor der Öffnung (80) auf der Umfangsoberfläche (78) des hinteren Endabschnitts (28) der Spindel (12) aufliegt und der hintere Ringzylinderkolben (48) durch einen im Ringraum (74) angelegten pneumatischen Druck axial nach vorn gegen den vorderen Ringzylinderkolben (48) gedrückt wird.
  7. Spindeleinheit gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringzylinderkolben (48) ferner einen zylindrischen Teil (58) umfasst, der sich in Richtung der Spindelachse (A) erstreckt, und dass der Wirkungsteil (60) sich radial von dem zylindrischen Teil (58) aus nach außen erstreckt.
  8. Spindeleinheit gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Teil (58) mit einem axial vor dem Wirkungsteil (60) gelegenen vorderen Endabschnitt (62) den hinteren Endabschnitt (28) der Spindel (12) umschließt.
  9. Spindeleinheit gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieser vordere Endabschnitt (62) radial nach innen abgestuft ist.
  10. Spindeleinheit gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (68) im statischen Gehäuseteil (33) durch zwei Gehäuseelemente begrenzt wird, von denen ein erstes Gehäuseelement ein Deckel (34) ist, der in dem zweiten Gehäuseelement (70) einliegt und die Spindeleinheit (10) an ihrem hinteren Ende verschließt.
  11. Spindeleinheit gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (26) eine axiale Drehdurchführung zur Einleitung eines Kühlschmierstoffs in den hinteren Endabschnitt (28) der Spindel (12) umfasst.
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