DE2101894C3 - Spann- und Lösevorrichtung für Werkzeuge mit konischem Schaft an Werkzeugmaschinen mit umlaufender Werkzeugspindel - Google Patents
Spann- und Lösevorrichtung für Werkzeuge mit konischem Schaft an Werkzeugmaschinen mit umlaufender WerkzeugspindelInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Spann- und Lösevorrich- ^
lung für Werkzeuge mit konischem Schaft an Werkzeugmaschinen mit umlaufender Werkzeugspin·
del mit einer innerhalb der Werk/eugspindel axial verschiebbaren Schubslange und einem mit der
Schubstange verbundenen Vernegelungskopf, der mit dem Werkzeug mittels in Querbohrungen einer /um
Verriegelungskopf axial verschiebbaren Buchse geführten, in zugeordnete Aussparungen des Werkzeugs bzw.
Werkzeughalters eingreifenden Verriegelungselemenlen kuppelbar ist. Derartige Vorrichtungen finden «
insbesondere bei Werkzeugmaschinen Anwendung, bei welchen das Wechseln der Werkzeuge vollautomatisch
und in sehr kurzer Zeit erfolgen soll.
Die bekannten Vorrichtungen der in Betracht kommenden Art sind normalerweise innerhalb der fi"
Spindel angeordnet und mit Einrichtungen versehen, welche in einer ersten Phase des Einspannvorgangs an
den konischen Schaft eines Werkzeugs mil einem innen angeordneten Sitz angreifen, der sich in der Spindel
befindet, Und die in einer zweiten Phase eine axiale W
Kraft bzw. einen Zug auf diese ausüben, um den
Werkzeugschaft in dichte Anlage an den konischön SH/.
in der Spindel zu bringen. Diese Vorrichtungen, welche
mittels einer innerhalb der Spindel angeordneten verschiebbaren Schubstange betätigt werden, v/eisen
notwendigerweise eine Buchse auf, die relativ zur Spindel und zur Schubstange axial beweglich ist, wobei
die Buchse mittels einer Feder elastisch mit der Schubstange gekuppelt ist und durch die Feder gegen
einen Anschlag an der Spindel angedrückt wird. Am Ende der Schubstange, welche in den konischen Sitz der
Spindel hineinragt, sind Rasten vorgesehen, in we-iche in
der »Offen«-Steilung der Spannvorrichtung die Verriegelungselemente
in Form von Kugeln zum Teil eintreten. Diese Kugeln lagern in Bohrungen in der Buchse. Der konische Schaft des Werkzeugs ist mit
einer das Ende der Buchse aufnehmenden axialen Bohrung versehen, in welche eine ringförmige Nut
einmündet, die in der Höhenlage mit den Bohrungen in der Buchse fluchtet. Wenn kein Werkzeug an der
Spindel eingespannt ist, liegt die Buchse an einem Anschlag an der Spindel an und die Schubstange
befindet sich in einer Stellung, die relativ zur Buchse ein Zurückbewegen der Verriegelungskugeln erlaubt.
Wenn jedoch ein Werkzeug an der Spindel eingespannt werden soll, wird die Schubstange axial verschoben,
wobei die Schubstange mit dem Werkzeug verriegelt wird.
Diese bekannten Vorrichtungen zum Festspannen von Werkzeugen an .1er Spindel einer Werkzeugmaschine
haben den Nachteil, daß das Einziehen des Werkzeugschaftes gegen den Sitz in der Spindel mit
einer relativ hohen Geschwindigkeit erfolgt, wodurch unerwünscht harte Schläge ausgelöst werden, welche
ernsthafte Beschädigungen verursachen kennen. Würde dagegen die Schubslange und damit der Werkzeugschaft
langsamer bewegt, um die auftretenden Schläge wesentlich zu mildern, so wird die Zeit zum Einspannen
des Werkzeugs dann unvertretbar lang.
Der Erfindung lieg! die Aufgabe zugrunde, die zuvor
erwähnten wesentlichen Nachteile bekannter Spann- und Lösevorrichtungen zu vermeiden.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß dann, eine gattungsgemäße Spann- und Lösevorrichtung
in der Weise auszubilden, daß die Buchse in
axialem Abstand von den Querbohrungen mit weiteren Querbohrungen /ur Aufnahme v<m Mitnehmerkugeln
versehen ist, die on einem mit der Schubslange verbundenen Kegel beaufschlagbar und an eine an die
Querbohrungen anschließende, gegenüber der Spindel feststehende konische Fläche andrückbar sind, wobei
der Kegel ersi nach der Verschiebung der Vcrriegelungselemenie
wirksam ist.
Weilere Ausgestaltungen der erfindungsgemaß ausgebildeten
Spann- und Lösevorrichtung ergeben sich aus den Merkmalen der Unieransprüche.
In fig- I bis 3 der Zeichnungen ist ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schemalisch dargestellt, welches nachfolgend im
einzelnen erläutert ist. Es zeigt
Fig. I einen Axialschnitt durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung in ihrer »Offenw-Stellung. in
welcher ein Werkzeug an die Spindel angesetzt oder Von ihr abgezogen werden kann;
Fig,2 einen zweiten Axialschnitt durch die Vorrichtung
entsprechend demjenigen nach Fig, I, wobei sich die bewegbaren Teile in der Stellung am Ende der
ersten Phase des Einspannvorgangs des Werkzeugs befinden!
F i g. 3 einen dritten Axialschnitt gemäß F i g. I und 2, wobei sich die bewegbaren Teile der Vorrichtung am
21 Ol
Ende der zweiten Phase des Einspannvorgangs befinden, in welchem das Werkzeug an der Spindel fest
eingespannt ist.
Die gemäß der Erfindung ausgebildete Spann- und Lösevorrichtung für Werkzeuge mit konischem Schaft
ist in der umlaufenden Spindel 1 einer Werkzeugmaschine angeordnet Die Spindel ist an ihrem Einspannende
mit einer konischen Bohrung 2 versehen, die der Aufnahme eines konischen Schafts 3 eines Werkzeugs
oder eines Werkzeughalters 4 dient. Die Stirnfläche der Spindel 1 kann mit Mitnehmerklauen 5 versehen sein.
Die Spann- und Lösevorrichtung besteht aus der Schubstange 6, welche mit ihrem Gewindebolzen 7 mit
einem Stößel 8 verschraubt ist, der in einer Spindelbohrung 9 axial verschiebbar ist. Die Schubstange 6 ist mit
einem zum Werkzeug hin sich erweiternden Kegel 10 versehen und weist einen zylindrischen Schaft 11 auf
und ist in einer mit radialen Bohrungen 13 und 14 versehenen Buchse 12 axial beweglich gelagert. In den
Bohrungen 13 und 14 der Buchse 12 sind Kugeln 15 und 16 gelagert
In der in Fig. I dargestellten »Offen«-Stell'-ng der
Vorrichtung liegen die Kugeln 15 an einem zylindrischen Teil 17 der Schubstange 6 an, während die Kugeln
16 in Rasten 18 im zylindrischen Schaft 11 eingetreten sind. Die Buchse 12 stützt sich auf einem Ring 19 ab,
welcher in der Spindelbohrung 9 mittels eines Sicherungsrings 20 axial gesichert ist. Die Buchse 12
wird durch eine Schraubenfeder 21 gegen den Ring 19 gedrückt, die sich an einer Schulter einer in der
Spindelbohrung 9 anliegenden Buchse 22 abstützt.
Die Buchse 12 ist innerhalb einer in der Spindelbohrung 9 ortsfesten Hülse 23 axial verschiebbar. Die innere
Stirnfläche 24 der Hülse 23 ist konisch ausgebildet und befindet sich im wesentlichen in Höhe der radialen 3i
Bohrungen 13 in der Buchse 12, in welchem die Kugeln 15 gelagert sind.
Der konische Schaft 3 des Werkzeughalters 4 ist mit einer das äußere Ende der Buchse 12 aufnehmenden
axialen Bohrung 25 versehen, die eine Ringnut 26 in Höhe der Bohrungen 14 in der Buchse 12 bzw. der in
diesen liegenden Kugeln 16 aufweist.
In der in F i g. 1 dargestellten »Offen«-Stellung der
Vorrichtung ist der Stößel 8 mit der Schubstange 6 gegenüber der Buchse 12 nach außen verschoben, so
daß der konische Schaft 3 eines Werkzeuges oder Werkzeughalters 4 in die konische Bohrung 2 der
Spindel 1 eingeschoben oder aus ihr herausgezogen werden kann. Dieser Vorgang erfolgt normalerweise
vollautomatisch.
Um das in die Spindelbohrung 2 eingesetzte Werkzeug festzuspannen, wird der Stöße! 8 zurückge
zogen. Während der ersten Phase der Verschiebung des Stößels 8 wird die mit diesem fest verbundene
Schubstange 6 mit ihrem Schaft 11 mitgenommen und die Buchse 12 bleibt in Anlage am Ring 19. infolge der
Bewegung des zylindrischen Schaftes 11, relativ zur Buchse dabei, werden die Kugeln 16 aus ihren Rasten 18
heraus und in radialer Richtung nach außen in die Ringnut 26 des konischen Schaftes 3 hineingedrückt.
Am Ende der ersten Phase dieser Bewegung (Wegstrekke Ci in F i g. 2) kommt der Kegel 10 der Schubstange 6
mit den Kugeln 15 in Kontakt.
Während der zweiten Phase der Verschiebung des Stößels 8 drückt der Kegel 10 die Kugeln 15 in den
Bohrungen 13 in der Buchse 12 radial nach außen. Da nun aber die Kugeln 15 auf der konischen Stirnfläche 24
der Hülse 23 aufliegen, wird bei weiterem Zurückziehen des Stößels 8 unter der Wirkung der Kugeln 15 die
Buchse 12 gegen die Wirkung der Feder 21 vom Ring 19 abgehoben (Wegstrecke Cj in F i g. 3). Hierbei bewegen
sich die Kugeln 16 zusammen mit der Buchse 12 axial nach innen, bis sie an der Schulter der Ringnut 26 sicher
anliegen und den konischen Schaft 3 fest in die kon^che Bohrung 2 der Spindel 1 hineinziehen. Während der
zweiten rtiase der Bewegung des Stößels 8 ist die Bewegungsgeschwindigkeit der Buchse 12 wesentlich
langsamer als die des Stößels 8 bzw. der Schubstange 6.
Im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels erfolgt auf eine axiale Verschiebung Cj des Stößels 8
eine geringere Verschiebung Cj dei Buchse 12. Das Verhältnis der Geschwindigkeit der Buchse 12 zum
Stößel 8 ist geringer als 1:1 und kann verändert werden, während die Abmessungen der Vorrichtung
gleichbleiben können, da nur ein einfaches Verändern des Steigungswinkels des Kegels 10 und/oder der
konischen Stirnfläche 24 erforderlich ist. Ein Verhältnis von etwa 0,5 : 1 hat sich als besonders geeignet erwiesen
und ist mit den Abmessungen zu erreichen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel enthalten sind.
In Aer zweiten Phase der Verschiebung des Stößels 8
wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugschaftes 3 merklich langsamer als die des Stößels 8,
wodurch Schläge und daher Beschädigungen, die während des Einspannens auftreten köi.nen, weitgehend
reduziert werden
Um das Werkzeug aus seiner Einspannung zu lösen und auszuwerfen, wird der Stößel 8 lediglich nach außen
bewegt und der Bewegungsablauf erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Spann- und Lösevorrichtung für Werkzeuge mit konischem Schaft an Werkzeugmaschinen mit
umlaufender Werkzeugspindel mit einer innerhalb ">
der Werkzeugspindel axial verschiebbaren Schubstange und einem mit der Schubstange verbundenen
Verriegelungskopf, der mit dem Werkzeug mittels in Querbohrungen einer zum Verriegelungskopf axial
verschiebbaren Buchse geführten, in zugeordnete IQ Aussparungen des Werkzeuges bzw. Werkzeughalters
eingreifenden Verriegelungselementen kuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Buchse (12) in axialem Abstand von den Querbohrungen (14) mit weiteren Querbohrungen (13) zur
Aufnahme von Mitnehmerkugeln (15) versehen ist, die von einem mit der Schubstange (6, 8)
verbundenen Kegel (10) beaufschlagbar und an eine an die Querbohrungen (13) anschließende, gegenüber
der Spirdel (1) feststehende konische Fläche (24) andrückbar sind, wobei der Kegel (10) erst nach
der Verschiebung der Verriegelungselemente (16) wirksam ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial bewegbare Buchse (12) von
einer sich an der Spindel (1) abstützenden Feder (21) nach außen in Richtung auf das Werkzeug oder den
Werk/eughalter (4) beaufschlagt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Fläche (24) die J0
innere Stirnfläche einer die Buchse (12) umgebenden Hülse (23) ist, welche sich auf einem gegenüber der
Spindel (1) festgelegten king (Ii,/ abstützt, der einen
Anschlag für die Buchse (Ii) bildet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1. 2 oder 3. dadurch J5
gekennzeichnet, daß die Mnnehmerkugeln (15) innerhalb der konischen Flache (24) der gegenüber
der Spindel feststehenden Hülse (23) und außerhalb der konischen Flache des mit der Schubstange (6, 8)
verbundenen Kegels (!0) angeordnet sind.
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Legal Events
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OD | Request for examination | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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