DE1477357B2

DE1477357B2 - Vorrichtung zum spannen und loesen von in der spindel eines bohr und fraeswerks aufgenommenen werkzeugen

Info

Publication number: DE1477357B2
Application number: DE19651477357
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Giddings and Lewis LLC
Current assignee: Giddings and Lewis LLC
Priority date: 1964-01-16
Filing date: 1965-01-13
Publication date: 1971-07-29
Also published as: CH432188A; GB1088232A; BE658350A; US3254567A; DE1477357A1; FR1422466A

Description

Spannvorrichtung gemäß der Erfindung ausgestattet ist,

das in Verbindung mit der Maschine nach F i g. 1 benutzt werden kann, wobei man einen Teil des erfindungsgemäßen Zugstangenmechanismus erkennt,

F i g. 3 einen verkürzten Längsschnitt durch den Spindelkasten der Maschine nach Fig. 1 mit einem Teil des Zugstangenmechanismus,

F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in F i g. 3 mit der die kraftbetätigte Zugstange aufnehmenden

Werkzeug vorgesehener Konus mit einem Gegenkonus io Beispiel gewählten Waagerecht-Bohr- und < Fräsder Werkzeugspindel durch eine axiale Verschiebung maschine, die eine Vorrichtung zum automatischen der Spannstange verklemmt. Die Spannstange ist zu Auswechseln von Werkzeugen umfaßt und mit einer diesem Zweck mit einem axialen Zapfen versehen,
dessen Vorsprünge durch Drehung in einer Ausnehmung des konischen Werkzeugträgers zwischen quer 15 F i g. 2 eine vergrößerte perspektivische Darstelangeordneten Anschlägen der Ausnehmung verriegel- lung eines als Beispiel gewählten Schneidwerkzeugs, bar sind. Außerdem sind zwei entgegengesetzt gewickelte Federn vorgesehen, welche die Spannstange
ständig in unveränderter Winkelstellung zur Spindel
halten sollen, um dadurch das Lösen des Werkzeugs 20
zu verhindern.

Die bekannte Vorrichtung hat den insbesondere bei Verwendung für sehr große Werkzeugmaschinen störenden Nachteil, daß die tragende Fläche der aus dem

Zapfen und einer Ausnehmung am Werkzeugträger 25 Bohrung des Werkzeughalters,
bestehenden Bajonettkupplung im Verhältnis zu der F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in F i g. 3,

Größe der Kupplung selbst verhältnismäßig klein ist. der die Form der kraftbetätigten Zugstange erkennen Um eine sichere Halterung des Werkzeugs zu ge- läßt,

währleisten, muß deshalb die Kupplung verhältnis- F i g. 6 einen Teilschnitt längs der Linie 6-6 in

mäßig groß gebaut werden, so daß sie im Verhältnis 30 F i g. 3 mit dem Rastbolzen, durch den die Spindel zur Gesamtgröße der Werkzeugmaschinen einen un- in einer bestimmten Winkelstellung festgehalten wird, erwünscht großen Raum einnimmt. Als weiterer wenn ein Werkzeugwechsel durchgeführt werden soll. Nachteil kommt hinzu; daß die für das Spannen des Fig. 7 und 8 quer zur Achse der Zugstange und

Werkzeugs nötige Drehbewegung der Spannstange bei des Werkzeugs verlaufende Schnitte, und zwar die der bekannten Vorrichtung nur ausführbar ist, wenn 35 Zugstange und das Werkzeug für den Fall, daß diese eine weitere Kupplung zwischen Spannstange und Teile in der aus F i g. 9 und 10 ersichtlichen Weise

zusammenarbeiten,

F i g. 9 im Längsschnitt die relative Anordnung der Zugstange und des Werkzeugs vor dem Einführen des Gewindeabschnitts der Zugstange in die Aufnahmeöffnung des Werkzeugs,

F i g. 10 ähnlich F i g. 9, die Zugstange jedoch nach dem Einführen ihres Gewindeabschnitts in die Aufnahmeöffnung des Werkzeugs,

Fig. 11 mit der gleichen axialen Stellung der Teile wie in Fig. 10, wobei jedoch die Zugstange um 45° um ihre Achse gedreht worden ist, um ihre Gewindegänge in Eingriff mit den Gewindegängen der Aufnahmeöffnung des Werkzeugs zu bringen,

Fig. 12 in einem vergrößerten Längsschnitt einen Teil der erfindungsgemäßen Anordnung zum Betätigen der Zugstange,

Fig. 13 einen Schnitt längs der Linie 13-13 in Fig. 12,

Fig. 14 einen Schnitt längs der Linie 14-14 in Fig. 15,

Fig. 15 in einem verkürzten Längsschnitt die Zugstange und die zugehörige Betätigungseinrichtung in ihrer Stellung vor dem Auswerfen des Werkzeugs. In F i g. 1 erkennt man eine als Anwendungsbeispiel gewählte, insgesamt mit 20 bezeichnete Waagerecht-Bohr- und -Fräsmaschine, bei der die Anwen-

Antriebsaggregat vorgesehen ist. Dadurch wird der Gesamtaufwand vergrößert und die Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung der Werkzeugmaschine in Frage gestellt.

Zur Vermeidung dieser Nachteile verfolgt die Erfindung das Ziel, eine Spannvorrichtung der bekannten Art zu schaffen, welche eine verhältnismäßig kleine Bajonettkupplung mit großen tragenden Flächen aufweist, mit denen eine entsprechend große Kraft übertragen werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Bajonettkupplung als durch axial angeordnete Längsnuten unterbrochene, sich entsprechende Gewindestücke (Gewindebohrung bzw. Gewindezapfen) an Spannstange und Werkzeugschaft ausgebildet ist. Zweckmäßig weist die Zugstange eine Schulter auf, welche an der Stirnfläche des Werkzeugschaftes zur Anlage kommt.

Abgesehen davon, daß durch diese Ausbildung die obenerwähnten Nachteile der bekannten Vorrichtung vermieden sind, ist die erfindungsgemäß vorgesehene Ausbildung insofern vorteilhaft, als bei ihr die für die Einspannung nötige axiale Kraft durch eine verhältnismäßig kleine Hubbewegung aufgebracht werden kann, so daß auch bei Verwendung für große Werkzeugmaschinen für das automatische Verspannen eine zusätzliche Kupplung zur Übertragung der für das Einspannen des Werkzeugs nötigen Kraft nicht erforderlich ist.

Die Verwendung einer Bajonettkupplung in Form von unterbrochenen Gewindegängen ist an sich im Maschinenbau bekannt, jedoch ist bisher nicht erdung der Erfindung besondere Vorteile bietet. Die Maschine 20 umfaßt ein Bett 22 mit Führungen 24, die sich parallel zur Längsachse des Bettes 22 erstrecken und einen Schlitten 26 tragen, der in Richtung auf einen senkrechten Ständer 28 und von diesem weg bewegbar ist; der Ständer 28 bildet eben-

falls einen Bestandteil der Maschine. Auf beiden Seiten des Bettes 22 sind äußere Unterstützungen 30 mit Führungen 32 angeordnet, die seitliche Unterstützungen für den Schlitten 26 bilden. Der Schlitten 26 ist mit Führungen 34 versehen, die sich rechtwinklig zu den Bettführungen 24 erstrecken und einen Tisch 35 tragen, der auf seiner Fläche 37 ein hier nicht gezeigtes Werkstück aufnehmen kann.

Mit dem senkrechten Ständer 28 ist ein Spindelkasten 40 verbunden, der sich auf: Führungen 41 bewegen kann, und es ist eine kraftbetätigte Hubspindel 43 vorgesehen, mittels deren der Spindelkasten 40 längs der senkrechten Ständerführungen 41 verstellbar ist. Im Spindelkasten 40 ist mit Hilfe einer Pinole 49 (F i g. 6) eine Spindel 45 drehbar und längsverschiebbar gelagert. Diese Spindel kann ein Werkzeug aufnehmen, z.B. den in Fig. 2 gezeigten, mit 47 bezeichneten Fräser.

Im vorliegenden Falle ist die in F i g. 1 gezeigte Maschine mit einer Einrichtung zum automatischen Auswechseln von Werkzeugen ausgerüstet; zwar beschränkt sich die Anwendbarkeit der Erfindung nicht auf mit einer solchen Einrichtung versehene Maschine, doch kann die erfindungsgemäße Konstruktion eine Ergänzung einer solchen automatischen Einrichtung bilden, und daher dürfte es für das Verständnis der Erfindung zweckmäßig sein, kurz auf die Konstruktion der automatischen Einrichtung zum Auswechseln von Werkzeugen einzugehen.

Gemäß F i g. 1 ist eine insgesamt mit 50 bezeichnete Tragkonstruktion auf der Rückseite des Spindelkastens auf einem senkrechten Ständer bzw. einer Säule 29 angeordnet. Die Tragkonstruktion 50 kann mehrere verschiedene Schneidwerkzeuge aufnehmen. Jedes dieser Werkzeuge kann zu einem Werkzeugwechselarm 52 transportiert werden, und zwar mit Hilfe eines hier nicht dargestellten, hin- und herbewegbaren Wagens oder Schlittens, der in einem schützenden Gehäuse 54 arbeitet, durch den Spindelkasten unterstützt wird und sich zwischen der Tragkonstruktion 50 und dem Werkzeugwechselarm 52 hin- und herbewegen kann. Der Werkzeugwechselarm 52 ist so ausgebildet, daß er es ermöglicht, jeweils ein Werkzeug aus dem Bereich der Spindel zu entfernen und es auf eine im folgenden näher erläuterte Weise durch das nächstfolgende Werkzeug zu ersetzen.

Bei einer Maschine der in F i g. 1 gezeigten Art ist es typisch, daß ein auf dem Tisch angeordnetes Werkstück nacheinander mit mehreren Werkzeugen bearbeitet werden muß. Als Beispiel für eines dieser Werkzeuge wurde der in F i g. 2 perspektivisch dargestellte Fräskopf 47 gewählt, der ein Fräswerkzeug 57 umfaßt; dieses Fräswerkzeug wird von einem Werkzeughalter getragen, der einen konischen Aufnahmeschaft 59 und einen radial nach außen ragenden Flansch 61 umfaßt, wobei diese Konstruktion geeignet ist, in Verbindung mit der automatischen Einrichtung zum Auswechseln von Werkzeugen verwendet zu werden. Die Verwendung eines konischen Aufnahmeschaftes bietet den Vorteil, daß sich das Werkzeug einwandfrei auf die Achse der Spindel ausrichten läßt, so daß die Werkzeugmaschine mit einer höheren Genauigkeit arbeitet. Der konische Schaft 59 des Werkzeugs wird von einer dazu passenden konischen Öffnung 63 aufgenommen, die gemäß Fig. 3 im freien vorderen Ende der Spindel und gleichachsig mit der Spindelachse ausgebildet ist; damit das in die Spindel eingebaute Werkzeug zwangläufig angetrieben werden kann, und um zur einwandt freien Ausrichtung des Werkzeugs gegenüber der Spindel beizutragen, sind zwei Mitnehmer 65 vor-

^;5 gesehen, von denen aus Fig. 3 nur einer ersichtlich ist; diese Mitnehmer springen gegenüber der Spindel am Umfang der konischen Aufnahmeöffnung 63 in axialer Richtung vor und können in dazu passende Nuten 66 im Flansch 61 des Werkzeughalters eingreifen. Da es erforderlich ist, eine genaue vorbereitende Ausrichtung des Werkzeugs gegenüber der Spindel zu gewährleisten, sind die Mitnehmer 65 vorzugsweise unsymmetrisch, d. h. auf verschiedenen Durchmessern der Spindel, angeordnet, so daß die Mitnehmer nur bei einer bestimmten Winkelstellung des Werkzeugs gegenüber der Spindel auf die Nuten 66 ausgerichtet sind.

Der Werkzeughalter wird in der Aufnahmeöffnung 63 so befestigt, daß der Schaft des Werkzeughalters in der gewünschten Weise auf die Spindelachse ausgerichtet wird, und daß sich der Werkzeughalter nicht lockern kann, denn wenn das Werkzeug durch die Spindel mit einer hohen Drehzahl angetrieben wird_s könnte jede Lockerung zu Beschädigungen führen; Zu diesem Zweck ist eine Zugstange 70 vorgesehen, die sich zentral durch eine Längsbohrung 46 der Spindel 45 erstreckt und in die konische Öffnung 63 hineinragt, so daß sie an dem betreffenden Werkzeug 47 angreifen kann, während dieses Werkzeug benutzt wird, um das Werkstück zu bearbeiten. Gemäß der Erfindung wird die Zugstange auf neuartige Weise in Eingriff mit dem Werkzeughalter gebracht, so daß sich für den Benutzer der Maschine, die mit der erfindungsgemäßen Konstruktion versehen ist, Vorteile ergeben; Vorteile bestehen darin, daß das Werkzeug schnell erfaßt oder gelöst werden kann, und daß eine relativ starke Haltekraft auf das Werkzeug ausgeübt werden kann, um es in der konischen Öffnung 63 festzuhalten.

Zu diesem Zweck ist gemäß F i g. 4 und 5 das mit Gewinde versehene vordere Ende 72 der Zugstange 70 durch vier Längsnuten 75 ähnlich wie ein Gewindebohrer in vier Umfangsabschnitte unterteilt, so daß vier in Winkelabständen verteilte Stege 74 mit Teilen von Gewindegängen vorhanden sind. Entsprechend ist der Werkzeughalter 47 gemäß F i g. 4 und F i g. 9 bis 11 mit einer axialen Gewindebohrung 78 versehen, die durch vier Längsnuten 80 in vier Umfangsabschnitte unterteilt ist, welche den Gewinde-Stegen 74 der Zugstange zugeordnet sind, wobei vier in Winkelabständen verteilte, radial nach innen ragende Stege 83 vorhanden sind, die Teile von Gewindegängen tragen. Die Ganghöhe des Bolzengewindes der Zugstange entspricht der Ganghöhe des Muttergewindes des Werkzeughalters, so daß der Gewindeabschnitt der Zugstange in Eingriff mit dem Gewindeabschnitt des Werkzeughalters gebracht werden kann. Die kraftbetätigte Zugstange 70 wird in axialer Richtung in die Öffnung 79 des Werkzeughalters eingeführt, wobei die Zugstange die aus F i g. 7 ersichtliche Lage einnimmt, bei der die Gewindestege 74 der Zugstange auf die Nuten 80 in der Wandung der Gewindebohrung 78 des Werkzeughalters ausgerichtet sind. Diese Anordnung der Zugstange ist auch aus Fig. 10 ersichtlich; bei dieser Stellung der Teile stützt sich eine auch in F i g. 9 dargestellte Schulter 79 am benachbarten Ende des Werkzeughalters ab. Eines der wichtigen Merkmale der Erfindung

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besteht in der Geschwindigkeit, mit der eine voll- in dem Zeitpunkt herzustellen, in welchem das beständige Verriegelung zwischen der Zugstange und treffende Werkzeug der drehbaren Tragkonstruktion dem Werkzeughalter erzielt werden kann. Wenn die 50 entnommen und in die konische Öffnung 63 der Zugstange 70 gemäß Fig. 7 bis 10 vollständig in die Spindel eingeführt wird. Zu diesem Zweck sind Mittel Gewindebohrung 78 des Werkzeughalters 47 ein- 5 vorgesehen, um die Winkelstellung des Werkzeugs 47 geführt worden ist, wird jeder Teil der Gewindegänge bei einer Maschine mit einer automatischen Einrichbeim Drehen der Zugstange augenblicklich in Ein- tung zum Auswechseln der Werkzeuge schon in dem griff gebracht, bevor der konische Schaft des Werk- Augenblick festzulegen, in welchem das Werkzeug der zeughalters in die Öffnung der Spindel gezogen und Tragkonstruktion 50 entnommen wird. Entsprechend zur vollen Anlage an der Wandung der Spindelöff- io wird die Winkelstellung der Spindel und damit auch nung gebracht wird. Gemäß der Erfindung braucht der Zugstange durch geeignete, in die Maschine eindie kraftbetätigte Zugstange somit nur um 45° ge- gebaute Lagebestimmungsmittel so festgelegt, daß dreht zu werden, um einen vollständigen Eingriff zwi- dann, wenn das Werkzeug 47 in die Spindelöffnung sehen der Zugstange und dem Werkzeug bzw. dem eingeführt wird, die Stellung des Werkzeugs gegen-Werkzeughalter herbeizuführen. 15 über der Zugstange der Darstellung in Fig. 7 ent-Damit die Zugstange gegenüber dem Werkzeug ge- spricht, d. h., daß die Gewindeabschnitte 74 der Zugdreht werden kann, obwohl die Schulter 79 an der stange auf die Nuten 80 der Aufnahmeöffnung und benachbarten Stirnfläche des Werkzeugschaftes an- entsprechend die Gewindeabschnitte 83 des Werkliegt, sind die Gewindegänge der beiden Teile so be- zeughalters auf die Nuten 75 der Zugstange ausarbeitet, daß ein kleines axiales Spiel vorhanden ist. 20 gerichtet sind.

Somit kann die Zugstange gedreht werden, ohne daß Bei der weiteren Behandlung der Mittel, die zu sie sich an der Schulter 79 verklemmt, und ohne daß diesem Zweck vorgesehen werden, sei angenommen, eine übermäßige Beanspruchung der zusammenarbei- daß die Maschine mit einer automatischen Einrichtenden Teile der Gewindegänge erfolgt. Da eine starke tung zum Auswechseln der Werkzeuge ausgerüstet Belastung der Gewindegänge vermieden wird, ver- 25 ist, denn in diesem Falle macht es größere Schwierigringert sich auch die Reibung, und die Gewindegänge keiten, das Werkzeug in die richtige Lage gegenüber sind einer geringeren Abnutzung ausgesetzt, wenn sie der Spindel und der Zugstange zu bringen. Hierzu in bzw. außer Eingriff gebracht werden. Bei der be- sei bemerkt, daß sich die folgende Beschreibung nur schriebenen Anordnung wird auf einfache Weise die mit einem Ausführungsbeispiel befaßt, und daß es je schwierige Aufgabe umgangen, die darin besteht, zu 30 nach der Konstruktion der betreffenden Maschine bewirken, daß das äußere Ende der Zugstange zuerst möglich ist auch auf andere Weise zu bewirken, daß in das Muttergewinde eingreift, woraufhin die Zug- das Werkzeug in die richtige Lage gegenüber der stange gedreht wird, bis sie vollständig in die Spindel gebracht wird.

Gewindebohrung eingeschraubt ist. Da ferner beim Wie aus F i g. 1 und 3 ersichtlich, erfaßt der Werk-Auswerfen des Werkzeugs sämtliche Gewindegänge 35 zeugwechselarm 52 den Flansch 61 des betreffenden im Eingriff stehen, besteht nicht mehr die Gefahr des Werkzeugs 47, um das Werkzeug starr festzuhalten, Ausreißens der vorderen Gewindegänge durch eine während der Arm geschwenkt wird, um das Werkübermäßige Beanspruchung, denn gemäß der Erfin- zeug aus dem Bewegungsbereich des weiter obenerdung stehen nicht nur ein oder zwei Gewindegänge wähnten Schlittens in eine Lage zu bringen, in der im Eingriff, sondern sämtliche Gewindegänge stehen 40 es in axialer Fluchtung mit der Spindel 45 steht. Da zur Verfügung, um die axialen Kräfte aufzunehmen, sich das Werkzeug gegenüber dem Werkzeugwechseldie auf das Werkzeug und die Zugstange aufgebracht arm 52 nicht bewegt, solange es von dem Arm erwerden. faßt ist, kann dafür gesorgt werden, daß das Werk-Der allgemeine Grundgedanke, der darin besteht, zeug stets die gleiche Winkelstellung einnimmt, wenn das Gewinde der Zugstange in vier Abschnitte zu 45 es in axiale Fluchtung mit der Spindel gebracht wird, unterteilen, wird bereits bei den Verschlüssen für Damit das Werkzeug in die gewünschte Stellung geschwere Geschütze angewendet; daher kann man die bracht werden kann, umfaßt der an dem Werkzeug erfindungsgemäße Zugstange als eine Zugstange der angreifende Teil des Werkzeugwechselarmes 52 ein Geschützverschlußbauart bzw. als eine Zugstange mit feststehendes Bauteil 87 und einen schwenkbaren Steckgewinde bezeichnen. Hierzu sei bemerkt, daß 50 Greifhebel 89, der durch die Betätigungseinrichtung aus Gründen der Einfachheit hier nur von einer mit einer starken Kraft gegen die Vorderseite 90 des Unterteilung des Gewindes in vier Umfangsabschnitte Flansches 61 gedruckt werden kann, wie es in gesprochen wird, daß im Rahmen der Erfindung je- F i g. 3 gezeigt ist. Hierbei wird der Flansch 61 zwidoch auch daran gedacht ist, das Gewinde in eine sehen dem schwenkbaren Greifhebel 89 und dem andere geeignete Zahl von Umfangsabschnitten oder 55 feststehenden Bauteil 87 des Werkzeugwechselarmes Stegen zu unterteilen. Die Zahl der vorgesehenen festgehalten, um das Werkzeug zu unterstützen, wäh-Gewindestege bestimmt natürlich direkt die Größe rend es auf die Spindel zu bzw. von ihr wegbewegt wird, des Winkels, um den die Zugstange gedreht werden Bevor das Werkzeug in die Spindelöffnung einmuß, um sie in Eingriff mit dem Werkzeug zu brin- geführt wird, ist es erforderlich dafür zu sorgen, daß gen; dies gilt auch in einem gewissen Ausmaß für die 60 sich die Spindel und damit auch die Zugstange in axialen Kräfte, die mit Hilfe der Zugstange auf ein der gewünschten Ausgangswinkelstellung befindet; zu Werkzeug aufgebracht werden können. diesem Zweck ist der in F i g. 6 gezeigte Mechanismus Um eine möglichst vorteilhafte Anwendung des vorgesehen. Gemäß F i g. 3 und 6 ist ein Ring 92 vorGrundgedankens der Unterteilung in vier Umfangs- gesehen, der die Spindelhülse 49 umschließt und mit abschnitte zu ermöglichen, wird es vorgezogen, die 65 ihr starr verbunden ist, so daß die Winkelstellung genaue Winkelbeziehung zwischen der Aufnahmeöff- des Ringes 92 stets in einer direkten Beziehung zur nung 78 des Werkzeughalters und dem damit zu- Winkelstellung der Spindel 45 steht. Diese Beziehung sammenarbeitenden Ende 72 der Zugstange bereits wird auf vorteilhafte Weise dazu benutzt, die Spindel

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in die gewünschte Winkelstellung zu bringen. Damit die Winkelstellung der Spindel durch die Winkelstellung des Ringes 92 bestimmt werden kann, ist der Ring mit einer Aussparung 94 versehen, und gemäß F i g. 6 ist ein Rastbolzen 96 vorgesehen, der im vorliegenden Falle mit einem Kolben 98 verbunden ist, so daß er in Richtung auf die Achse der Spindel bewegt werden kann, um in Eingriff mit der Aussparung 94 gebracht zu werden. Der Rastbolzen dient dazu, die Spindel in einer vorbestimmten Winkelstellung zu halten, und zwar derart, daß die Zugstange mit einer zügigen Bewegung in die Gewindebohrung 78 des Werkzeughalters eingeführt werden kann. Zum Antreiben der Spindel dient gemäß F i g. 3 das vorhandene, bei T nur schematisch angedeutete Getriebe der Maschine, das von beliebiger geeigneter Konstruktion sein kann und die Antriebskraft auf einen Zahnkranz 103 auf der Spindel überträgt.

Soll ein Werkzeug ausgewechselt werden, wird das Getriebe so eingestellt, daß die Spindel langsam gedreht wird, bis die gewünschte Winkelstellung der

~A Spindel erreicht ist. Um eine stoßfreie Verriegelung

* der Spindel in ihrer Werkzeugaufnahmestellung zu • erleichtern, ist eine Fühleinrichtung vorgesehen, die die Annäherung der Aussparung 94 an den Rastbol-7.en96 meldet. Gemäß Fig. 6 sind Anschläge 105 auf der Außenseite des Ringes 92 in einem geeigneten Abstand von der Aussparung 94 angeordnet. Zwar zeigt F i g. 6, daß der Winkelabstand zwischen jedem Anschlag 105 und der Aussparung 94 etwa 90° und der Winkelabstand zwischen den beiden Anschlägen etwa 180^c beträgt, doch sei bemerkt, daß man von diesen Werten nach Bedarf abweichen kann. Annäherungsschalter 106 beliebiger geeigneter Bauart sind auf beiden Seiten des Rastbolzens 96 in einem geeigneten Umfangsabstand von dem Rastbolzen so angeordnet, daß sie durch die Anschläge 105 betätigt werden können, damit ein Signal erzeugt wird, das der Steuereinrichtung für den Kolben 98 zugeführt wird. Dieses Signal bewirkt, daß sich der Kolben 98 nach vorn bewegt, um den Rastbolzen 96 in Eingriff mit der Aussparung 94 zu bringen, so daß die Spindel

^ genau und zwangläufig in der vorbestimmten Winkel-

™ stellung zum Stillstand gebracht wird.

Um die erforderlichen Bewegungen der Einrichtung zum Auswechseln der Werkzeuge möglichst klein zu halten, und um den vorhandenen Mechanismus optimal auszunutzen, wird die Spindel gemäß Fig. 3 vorzugsweise aus ihrer zurückgezogenen Stellung, in der sie sich nicht in Eingriff mit dem aufzunehmenden Werkzeug befindet, in eine Stellung vorgeschoben, die in Fig. 3 mit gestrichelten Linien angedeutet ist und bei der der Schaft 59 des Werkzeugs mit lockerem Sitz in die konische Öffnung 63 eingeführt ist. Wenn diese Stellung erreicht ist, sind die Mitnehmer 65 von den Nuten 66 aufgenommen worden, und der Gewindeabschnitt 72 am freien Ende der Zugstange 70 greift in die Gewindebohrung 78 des Werkzeughalters ein.

Die axiale Bewegung der Spindel beim Vorschieben und Zurückziehen kann auf beliebige geeignete Weise herbeigeführt werden; für das Verständnis der Erfindung ist es nicht erforderlich, die diesem Zweck dienenden Maßnahmen im einzelnen zu beschreiben. Es sei lediglich erwähnt, daß die Spindel am Ende eines Stößels 112 mit Hilfe eines Lagers 113 drehbar gelagert ist. Der Stößel 112 ist im Spindelkasten so gelagert, daß er mit Hilfe einer hydraulischen Betätigungseinrichlung 114 in axialer Richtung bewegbar ist. Die axiale Stellung der Spindel wird durch einen Amboß 110 auf dem Stößel bestimmt, der an einer Meßstange 115 eines Meßstangenaggregats angreifen kann, das dazu dient, verschiedene axiale Stellungert der Spindel festzulegen. Die hydraulische Betätigungseinrichtung 114 wird zum Stillstand gebracht, wenn sie zur Anlage an der Meßstange 115 kommt, so daß keine weitere Vorwärtsbewegung der Spindel bewirkt werden kann.

Die Maschine befindet sich jetzt in einem Zustand, bei dem das Werkzeug 47 ziemlich locker von der dafür vorgesehenen Öffnung der Spindel aufgenommen ist, wobei gegenüber der vollständig festgezogenen Stellung ein Spielraum von etwa 0,4 mm vorhanden ist; die Zugstange ist vollständig in die Gewindebohrung 78 eingeschoben worden, so daß die Schulter 79 gemäß Fig. 10 an der benachbarten Stirnfläche des Werkzeughalters anliegt, wodurch die Lage des Gewindeabschnitts in der Gewindebohrung 78 bestimmt ist. Es müssen zur Verriegelung des Werkzeugs nacheinander zwei Arbeitsgänge durchgeführt werden; erstens muß die Zugstange um einen kleinen Winkel gedreht werden, der im vorliegenden Falle etwa 45
beträgt, um die Gewindegänge der Zugstange vollständig in Eingriff mit den Gewindegängen des Werkzeughalters zu bringen; zweitens muß danach eine ausreichende Zugkraft auf die Zugstange aufgebracht werden, um den Werkzeugschaft 59 in der Spindelöffnung 63 festzulegen. Dies geschieht automansch und wird bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel hydromechanisch in einer solchen Weise bewirkt, daß die hierzu dienende Einrichtung bequem innerhalb der Spindel und des Stößels untergebracht und leicht gesteuert werden kann.

Gemäß Fig. 12 und 15 ist eine unter Federspannung stehende, axial bewegbare, mit Lagerkugeln arbeitende Gewindeverbindung vorgesehen, deren Teile mit der Zugstange 70 verbunden sind und es ermöglichen, die axiale Stellung der Zugstange und ihre Winkelstellung um ihre Achse zu bestimmen. Wie schon erwähnt, muß die erfindungsgemäße Zugstange während des Gebrauchs nicht nur gedreht, sondern auch axial bewegt werden; zu diesem Zweck ist gemäß Fig. 12 ein insgesamt mit 120 bezeichnetes Gewindespindelaggregat vorgesehen. Dieses Gewindespindelaggregat ist allgemein von bekannter Konstruktion und dient dazu, eine axiale Bewegung eines seiner Teile in eine Drehbewegung eines zugeordneten Teils zu verwandeln. Die Zugstange 70 ist mit dem Gewindespindelabschnitt 122 des Aggregats 120 durch eine Keilbahnverbindung verbunden, die sich längs der Achse des Gewindespindelabschnitts erstreckt, und diese Teile werden gemäß Fig. 12 durch eine am hinteren Ende angeordnete Mutter zusammengehalten, die sich an einer Beilegscheibe 126 abstützt. Der Mutterteil 130 des Gewindespindelaggregats 120 ist so gelagert, daß er begrenzte axiale Bewegungen in einer zylindrischen Kammer 132 ausführen kann, die im Inneren einer Buchse 133 ausgebildet ist, welche in dem Stößel 112 drehbar gelagert ist. Der Mutterteil 130 und der Gewindespindelteil 122 sind durch mehrere zur Kraftühertragung dienende Kugeln 135 verbunden, die in einander zugewandten schraubenlinienförmigen Rillen 137 und 139 laufen, die auf der Außenseite des Gewindespindelteils und der Innenseile des Mutterteils ausgebildet sind. Gemäß Fig. 15 ist das Aggregat

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ίο

120 ;iuf geeignete Weise im vorderen Ende des Stößels 112 nahe dem hinteren Ende der Spindel untergebracht. In Fig. 3 erkennt man die antreibbare Spinde! auf der linken Seite und den Stößel 112 auf der rechten Seite, wobei auch die Betätigungseinrichtung dargestellt ist, mittels deren der Stößel betätigt weiden kann, um die Spindel vorzuschieben bzw. zurückzuziehen. Das Gevvindespindelaggregat 120 läuft zusammen mit der Spindel und der darin ange-

driickcn. Diese anfängliche Bewegung des Kolbens dient dazu, die Zugstange dadurch von der aufgebrachten Spannung zu entlasten, daß die Kraft des Federaggregats 167 überwunden wird. Beim weiteren 5 Aufbringen dieser axialen Kraft auf den Betäligungsflansch wird die Kraft auf den Mutterteil 130 übertragen, so daß der Gewindespindelteil 122 zusammen mit der Zugstange 70 entgegen dem Uhrzeigersinne gedreht wird, wenn man die Anordnung nach Fig. 12

ordneten Zugstange um und ist zu diesem Zweck in io von der rechten Seite aus betrachtet; hierbei werden einer mit einem Flansch versehenen Buchse 161 im die Gewindegänge der Zugstange außer Eingriff mit hinteren Ene der Spindel 45 drehbar gelagert. den Gewindegängen in der Öffnung des Wcrkzeug-

Bei der Benutzung der kraftbetätigten Zugstange halters gebracht.

bewirken auf das Gewindespindelaggregat aufge- Die Bewegung des Kolbens 140 zum Lösen des in

brachte Kräfte, daß die Zugstange die gewünschte 15 die Spindel, eingesetzten Werkzeugs führt zu einer Bewegung ausführt. Kräfte, die eine axiale Bewegung Belastung des Rückführfederaggregats 167, das mehdes Mutterteils 130 veranlassen, führen zur Übertra- rere relativ kräftige Tellerfedern 171 umfaßt, die gung entsprechender Kräfte über die Kugeln 135 auf gemeinsam an dem Mutterteil 130 angreifen. Wird den Gewindespindelteil, so daß dieser zusammen mit die Rückseite des Kolbens 140 vom Druck des der Zugstange 70 gedreht wird. Die Zugstange muß ao Druckmittels entlastet, bewirkt das Federaggregat 167 betätigt werden können, um das Werkzeug in der gemäß Fig. 12, daß der Mutterteil 130 axial bewegt Spindel zu lockern, oder um ein Werkzeug in die wird, um die Gewindespindel 122 zu drehen, so daß Öffnung der Spindel hineinzuziehen und das Werk- die Zugstange im Uhrzeigersinne gedieht wird, um zeug festzulegen. Die erforderliche axiale Bewegung ein in die Spindel eingesetztes Werkzeug zu erfassen des "Mutterteils 130. durch die die Zugstange in einer 25 und festzulegen.

solchen Richtung gedreht wird, daß sie das in die Es sei bemerkt, daß die Gewindespindel zusammen

Spindel eingesetzte Werkzeug freigibt, wird zweck- mit der damit verbundenen Zugstange gedreht wird, mäßig durch ein Druckmittel erzeugt; da bei der solange sich die Mutter 130 axial bewegt, während betreffenden Maschine gewöhnlich unter Druck axiale Bewegungen der Gewindespindel 122 verstehendes Öl zur Verfügung steht, ist gemäß Fi g. 12 30 hindert werden. Da nur eine kleine Drehung erein hydraulisch zu betätigender Kolben 140 vorge- forderlich ist, die einem Achtel einer vollständigen sehen, der hinter dem Aggregat 120 angeordnet ist Umdrehung entspricht, um das in vier Umfangsab- und sich axial in einem in dem Stößel 112 ausgebil- schnitte unterteilte Gewinde der Zugstange in oder detcn Z\linder 142 bewegen kann; hierbei handelt es außer Eingriff mit dem Werkzeug zu bringen, kann sich um eine sehr zweckmäßige Anordnung zum 35 man das Ausmaß der Drehung der Gewindespindel Steuern des Gewindespindelaggregats 120. Wird die zweckmäßig dadurch festlegen, daß man die axiale Spindel zum Stillstand gebracht, und soll z. B. das in Bewegung der Mutter auf geeignete Weise begrenzt, die Spindel eingesetzte Werkzeug freigegeben werden, Wie schon erwähnt, ist es zur Betätigung der Zugfiihrt man über eine geeignete Öffnung 144 das stange erforderlich, die Zugstange zu drehen und sie Druckmittel dem Raum hinter dem Kolben 140 zu, 4° gegenüber der Spindel in einem begrenzten Ausmaß um den Kolben gemäß Fig. 12 nach links zu be- axial zu bewegen; läuft die Spindel dagegen um. muß wegen: hierbei kommt der Kolben in Berührung mit sich auch die Zugstange drehen können. Daher ist mehreren Stoßstangen 147. von denen gemäß Fig. 14 gemäß Fig. 12 und 13 eine geeignete Unterstützung sechs vorgesehen sind:diese Stoßstangen dienen im für die Zugstange und den zugehörigen Betätigungsvorliegenden Falle dazu, eine abgeglichene Kraft in 45 mechanismus vorgesehen. Diese Unterstützung umaxialer Richtung auf den Mutterteil 130 aufzubringen. faßt eine Buchse 161, die gemäß Fig. 12 in das Die Stoßstangen 147 sind gemäß Fig. 14 so ange- rechte Ende der Spindelbohrung46 eingebaut ist und ordnet, daß ihre Achsen auf einem das Gewinde- die Zugstange so unterstützt, daß sie sich nicht nur Spindelaggregat 120 umgebenden Kreis liegen und axial bewegen, sondern sich auch drehen kann. Gesich parallel zur Achse der Spindel erstrecken; jede 50 maß Fig. 13 trägt die Buchse 161 an ihrem äußeren Stoßstange ist in einer zugehörigen Bohrung 159 der Ende einen Flansch 162, der mit dem Hauptkörper Buchse 133 verschiebbar. Damit die Gewindespindel der Buchse in Antriebsverbindung steht; diese betätigt werden kann, greifende Enden der Stoßstan- Antriebsverbindung wird gemäß Fig. 13 durch ragen 147. die von dem Kolben 140 abgewandt sind, an dial nach außen ragende Mitnehmer 161 α hergestellt, einem Bctätigungsflansch 151 des Mutterteils 130 an. 55 die in dazu passende Nuten eingreifen. Dieser Flansch In Fig. 12 ist das Aggregat in derjenigen Stellung ist geeignet, das Aggregat 120 so zu unterstützen, daß wiedergegeben, bei welcher ein Werkzeug in der es sich zusammen mit der Spindel drehen kann. Zu Spindelöffnung festgelegt ist; das vordere Ende der diesem Zweck wird der Flansch von der Bohrung Zugstange ist gemäß Fig. II hierbei so angeordnet, 132 der Buchse 133 aufgenommen und in ihr durch daß sämtliche Gewindegänge der Zugstange voll- 60 einen Sicherungsring 163 festgehalten. Die Bohrung ständig in die Gewindegänge des Werkzeughalters 132 ist mit Keilbahnen 164 versehen, die in Keileingreifen, wobei die Schulter 79 der Zugstange an bahnen 164' an der Umfangsfläche der Buchse der benachbarten Stirnfläche des Werkzeugschaftes eingreifen, um eine Antriebsverbindung zwischen anliegt. Um das Werkzeug mit Hilfe der beschrie- diesen Teilen herzustellen.

benen Einrichtung zu lösen, wird das Druckmittel 65 Für den Fall, daß die Spindel mit Hilfe des Rastderart zugeführt, daß der Kolben 140 gemäß Fig. 12 bolze ns 96 gegen Drehbewegungen gesichert ist. zcinach links bewegt wird, um die Stoßstangen 147 gen Fig. 9 und 15 die Stellung der Teile, bei der nach links gegen den Betätigungsflansch 151 zu ein Werkzeug aufgenommen werden kann, das mit

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Hilfe des Werkzeugwechsdarmes 52'in axiale Fluch- zu erfassen und festzulegen, wird dadurch bewirkt, tung mit der Spindel gebracht worden isi. In F i g. 9 daß der Kolben 140 vom Druck des Druckmittels ist die Spindel 45 teilweise vorgeschoben worden, um entlastet wird, so daß das relativ kräftige Tellcrfederdcn konischen Schaft 59 des Werkzeugs 47 zu um- aggregat 167 die Mutter 130 gemäß Fig. 15 axial schließen. Das Ende der Zugstange und die Gewinde- 5 nach rechts verschieben kann. Die vergleichsweise bohrung des Werkzeugs sind zum Aufnehmen des schwächeren Tellerfedern 173 sind jedoch ebenfalls Werkzeugs in der an Hand von Fi g. 7 beschriebenen einer Druckbeanspruchung ausgesetzt, und daher Weise so orientiert, daß der in vier Umfangsab-. üben sie ständig eine nach links gerichtete Kraft auf schnitte unterteilte Kopf der Zugstange ungehindert die Gewindespindel 122 und die damit verbundene in die entsprechend unterteilte Gewindebohrung des io Zugstange über das Drucklager 179 und den Flansch Werkzeugs eintreten kann, bis die in Fi g. 10 gezeigte 181 aus. Die Kraft der schwächeren Tellerfedern 173 Stellung erreicht ist. Gemäß F i g. 3 wird die Spindel genügt, um eine sofortige axiale Bewegung der Zugnach vorn in Richtung auf eine vorbestimmte stange nach rechts zu verhindern, wenn die Mutter Werkzeugwechselstellung bewegt, bei der der Amboß 130 von der nach links gerichteten Kraft entlastet IiO an der Meß- oder Begrenzungsstange 115 an- 15 wird, die durch das auf die Rückseite des Kolbens greift. Wenn diese Stellung erreicht ist, ist Vorzugs- 140 wirkende Druckmittel aufgebracht wird. Somit weise ein Spielraum von etwa 0,4 mm zwischen dem erzeugen die Federn 173 in dem Gewindespindclkonischen Schaft des Werkzeugs und der Spindel vor- aggregat eine Reaktionskraft; durch die eine Drehung handen; dieser Spielraum wird dadurch bestimmt, der Zugstange herbeigeführt wird. Die Mutter 130 daß die Schulter 79 der Zugstange an der benachbar- 20 bewegt sich nach rechts, wobei die Zugstange innerten Stirnfläche des Werkzeusschaftes anliegt und die · halb der Spindel gedreht wird, so daß der vierteilige ~Ä Zugstange vorgeschoben «.ist," um das Vorhandensein Gewindeabschnitt der Zugstange gemäß Fig. 8 in des Spielraums"zu gewährleisten. Gemäß Fig. 15 ist Eingriff mit den Gewindeabschnitten des Werkzeugder Kolben 140 der Einrichtung zum Betätigen der schaftes gebracht wird. Der vollständige Eingriff nach Zugstange vorher betätigt worden, um das vorher be- 25 einer achtel Umdrehung der Zugstange ist dann ernutzte Werkzeug freizugeben, ~d. h., der Druck des reicht, wenn die Mutter 130 zur Anlage an dem Druckmittels bewirkt, daß der Kolben seine linke Drucklager 179 gekommen ist.

Stellung einnimmt und an den Stoßstangen 147 an- Im vorliegenden Falle werden die Gewindegänge greift. Bei dieser .Stellung des Kolbens 140 sind die durch eine Drehung der Zugstange im Uhrzeigersinne Gewindegänge der Zugstange so orientiert, daß die 30 in Eingriff gebracht. Im Rahmen der Erfindung ist Zugstange in die Gewindebohrung des Werkzeugs jedoch auch daran gedacht, das Aggregat 120 so auseingeführt werden kann. Auch das Werkzeug ist vor- zubilden, daß die Zugstange in der entgegengesetzten her so orientiert worden, daß die Mitnehmer 65 in Richtung gedreht werden muß, um die Zugstange an die Nuten 66 des Flansches 61 eingreifen können. dem Werkzeug angreifen zu lassen. Wird der Kolben Soweit die Zugstange in Frage kommt, ist festzu- 35 140 vollständig von dem Druck des Druckmittels entstellen, daß dann, wenn der Betätigungskolben 140 lastet, so daß die kräftigen Tellerfedern 171 die Mutdas Ende seiner Vorwärtsbewegung in dem Zylinder ter 130 gemäß Fig. 12 nach rechts bewegen, wird 142 erreicht hat, wie es in Fig. 15 gezeigt ist, das eine nach rechts erfolgende Bewegung des ganzen Gewindespindelaggregat 120 bis zum Ende seiner bc- Aggregats 120 in dem Ausmaß herbeigeführt, das clatriebsmäßigen Bewegung gedreht worden ist. Die Stel- 40 durch bestimmt ist. daß der konische Schalt des Werklung der Mutter 130 auf der linken Seite wird durch zeugs zur Anlage an der Wand der Spindelöffnung 63 die Stoßstangen 147 bestimmt. Die Stellung der kommt, wobei die Zugstange 70 gespannt wird, um ~_Λ Gewindespindel 122 auf der linken Seite richtet sich das Werkzeug in der Spindelöffnung festzulegen. In ß nach der Vorspannkraft eines zweiten Satzes 173 von Fig. 12 ist dieser Betriebszustand dargestellt, bei dem Tellerfedern, der mehrere relativ schwache Federn 45 die Zugstange mit Hilfe des Betätigungsmechanismus 175 umfaßt. Diese Federn 175 werden in axialer betätigt worden ist. um ein Werkzeug in eier Spindel-Richtung zwischen einer an der Buchse 133 befestig- öffnung festzuhalten.

ten Platte 177 und einem Drucklager 179 festgehal- Es kann auf das Werkzeug eine Druckkraft auften, das gegen einen Flansch 181 am hinteren Ende gebracht werden, um das Werkzeug nicht nur außer der Zugstange gedruckt wird. Bei der in Fig. 15 ge- 50 Eingriff mit den Gewindegängen der Zugstange zu zeigten Stelking des Betätigungsmechanismus wird bringen, sondern es »loszubrechen«, um so das Herdie Zugstange durch das Federaggregat 173 nach ausnehmen des Werkzeugs zu erleichtern, wenn tier links gedrückt und in einer Stellung gehalten, die Zugstangenmechanismus betätigt wird. Zu diesem durch die Enden von Keilbahnen 187 auf der Innen- Zweck bewirkt das hydraulische Druckmittel, das der seite der Buchse 133 bestimmt wird, die einen An- 55 Rückseite des Kolbens 140 über die Öffnung 144 zuschlagbilden, durch den die Vorwärtsbewegung einer geführt wird, daß sich der Kolben gemäß Fig. 12 Druckscheibe 189 begrenzt wird. Die Druckscheibe schnell nach links bewegt und auf die Stoßstangen 189 liegt zwischen den Enden der Keilbahnen 187 147 trifft. Die Stoßstangen erzeugen ihrerseits über und dem Flansch 181 der Zugstange, so daß die Be- den Flansch 151 eine axiale Bewegung der Multei wegung der Zugstange nach links unterbrochen wird, 60 130, so daß zuerst die kräftigen Tellerfeder!! 171 dos wodurch die Stellung der Gewindespindel für den Aggregats 167 zusammengedrückt werden, um die Fall bestimmt wird, daß die Zugstange vollständig Zugstange von der Zugspannung zu entlasten. Nach vorgeschoben ist. Da nicht nur die Stellung der dieser F.ntlaslung der Zugstange bewirkt die weiten.· Gewindespindel, sondern auch die Stellung der Mut- Bewegung des Kolbens 140 nach links, daß die ter durch Anschläge bestimmt wird, ist somit nicht 65 Gewindespindel 122 gedreht wird, bis die Mutter 130 nur die axiale Stellung der Zugstange, sondern auch /iir Anlage am Flansch 190 der Gewindespindel ihre Winkelstellung festgelegt. kommt. Sobald dies geschehen ist, ist die Gowiiulc-Die Betätigung der Zugstange, um das Werkzeug Verbindung /wischen der Zugstange und dem Werk·

zeug aufgehoben, so daß das Werkzeug aus der Spindelöffnung 63 herausgezogen werden kann.

Normalerweise können die konischen Anlageflächen des Werkzeugschaftes und der Spindelöffnung durch den Druck des Federaggregats 173 voneinander abgehoben werden. Wenn diese Flächen jedoch nicht voneinander getrennt werden, bewirkt die abschließende Bewegung des Kolbens 140 nach links, daß eine axiale Kraft auf das Werkzeug aufgebracht wird, um eine Lockerung des Werkzeugs zu gewährleisten. Diese Kraft wird auf das Werkzeug über die Stoßstangen 147, die Mutter 130, den Flansch 190, die Zugstange 70 und die Schulter 79 übertragen. Das gelöste Werkzeug kann nunmehr von der Einrichtung zum Auswechseln von Werkzeugen erfaßt werden, wenn die Spindel zurückgezogen wird, und der Zugstangenmechanismus ist jetzt bereit, das nächste Werkzeug aufzunehmen und in der Spindelöffnung festzulegen.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Spannen und Lösen von in der Spindel eines Bohr- und Fräswerks aufgenommenen Werkzeugen, deren konischer Schaft mitteis einer Bajonettkupplung mit einer das Spannen und Lösen bewirkenden, längsbeweglichen und drehbaren Spannstange verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bajonettkupplung als durch axial angeordnete Längsnuten (75, 78) unterbrochene, sich entsprechende Gewindestücke (Gewindebohrung bzw. Gewindezapfen) an Spannstange (70) und Werkzeugschaft (59) ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannstange eine Schulter (79) aufweist, welche an der Stirnfläche des Werkzeugschaftes (59) zur Anlage kommt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen