DE2112651A1

DE2112651A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2112651A1
Application number: DE19712112651
Authority: DE
Inventors: Laucks Howard Hubert; Mastropole Alfred Joseph; Hague Robert Zabriskie
Original assignee: Moog Inc
Current assignee: Moog Inc
Priority date: 1970-03-16
Filing date: 1971-03-16
Publication date: 1971-10-07
Also published as: JPS4828193B1; US3678801A; DE2112651B2; DE2112651C3; GB1338075A

Description

MOOG INC. Proner Airport, East Aurora County of Erie, State of New York, USA

Werkzeugmaschine

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine.

Es ist nicht immer erwünscht oder möglich, eine Werkzeugmaschine mit einer Vorrichtung zum automatischen Aufspannen und Freigeben eines Werkzeuges zu versehen, sondern es ist in manchen Fällen zweckmäßig, auf der Spindel der Werkzeugmaschine einen nicht-automatischen oder manuell betätigten Mechanismus zu tr Aufspannen und Freigeben der Werkzeuge vorzusehen. Das Werkzeug zum Zerspanen wird gewöhnlich in einem Kalter und dieser auf der Spindel befestigt. In der vorliegenden Beschreibung umfaßt der Ausdruck "Halter" auch ein Zerspanungswerkzeug, das aus einem oder mehreren Teilen besteht, die gegebenenfalls auf einem eigenen Teil angebracht sind, welcher seinerseits auf der Spindel montierbar ist.

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Erfindungβgemäß ist eine Werkzeugmaschine gekennzeichnet durch eine Spindel mit einer Vertiefung zur Aufnahme eines Werkzeughalters, durch eine Zugstange, durch eine Zugstangenkupplung zum lösbaren Verbinden der Zugstange mit dem Werkzeughalter aufgrund einer Längsbewegung der Zugstange relativ zu der Spindel und durch eine zum Bewegen der Zugstange gegenüber der Spindel dienenden Antriebseinrichtung mit einer zwischen der Zugstan-ψ ge und der Spindel eingeschalteten Vorbeiaetungseinrichtung, welche über die Zugstange die Spindel einer solchen Bewegungsrichtung belastet, daß der Werkzeughalter zur satten Anlage in der Vertiefung in diese hineingezogen' wird, und mit einer Ausrückeinrichtung zum Bewegen der Zugstange gegenüber dar Spindel in der entgegengesetzten Richtung, so daß der Werkzeughalter von der Zugstange gelöst wird.

Eine besondere Ausführungsforra einer ©rfindungegemäßen WerkzeugmascMm© ist. gekennzeichnet durch eine Spindel sis Tragen eines Werkzeughalters_c airoh ein© in der Spindel angeordnet® sr«e relativ zu ihr iengebewegfoare Zugstange

durch eins Suigstasigeii-Sfealleinrichtung sub Bewegen äer Zugstange relativ sur Spindel in einer Richtung gegen eine elastisch® Belaistungskraft, durch eine Spindelkupplung* die zum Verbindern der Spindel sit einem Werkzeughalter auefahrbar und b©i einer Bewegung der Zugstange relativ zur Spindel in dar genannten Richtung einziehbar iet, us ein Abnehmen eines Werkzeughalter· von der Spindel stt ermöglichen, und durch eine Pestlegeeinrichtung sub Pestlegen der Spindel gegen eine Längsbewegung aufgrund einer Betätigung der Zugstangen-Stelleinrichtung, wobei die Zug-

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stange nach dem Einziehen der Spindelkupplung zum Auswerfen des Werkzeughalters aus der Spindel in der genannten Richtung weiter bewegbar ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 einen Vei-tikalschnitt eines Teils der Fräseinheit einer Vertikalspindel-Fräsmaschine, die mit einer Vorrichtung zum Aufspannen und Freigeben des Werkzeuges versehen ist,

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1 mit einem Teil der Spindel, der ihr zugeordneten Vorrichtung zum Aufspannen und Freigeben des Werkzeuges und einem mit der Spindel verbundenem Werkzeughalter,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in. Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 2, Fig. 5 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, eines Teils der Spindel und des Werkzeughalters gemäß Fig. 2,
Fig. 6 einen der Fig. 2 ähnlichen Schnitt durch den von dor Spindel getrennten Werkzeughalter,

Fig. 7 eine Ansicht, teilveiso geschnitten einer Nocke, Fig. 8 eine Ansicht, teilweise geschnitten, eines Spindelhakens,

Fig. 9 eine Schrägansicht der Nocke von Fig. 7 mit einem darauf vorgesehenen Führungsstern,

Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie 10-10 in Fig. 2, Fig. 11 einen Schnitt nach der Linie 11-11 in Fig. 2, Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie 12-12 in Fig. 2, Fig. 13 einen Schnitt nach der Linie 13-13 in Fig. 11, Fig. I^ eine Schrägansicht eines in Fig. 2 und 11 gezeigten Auflaufgliedes mit einer zum Kückzug des Gleitstückes dienenden Nockenanschlagfläche, Fig. 15 eine Schrägansicht eines der beiden in Fig. 2 und

gezeigten Gleitstücke mit dem darauf angeordneten " Auflaufglied gemäß Fig. 14.

Mit 20 ist der Kopf einer Werkzeugmaschine beliebiger Art, hier beispielsweise einer Senkrechtfräsmaschine, be- " zeichnet. Dieser Kopf steht über der (nicht gezeichneten) Konsole der Maschine vor und besitzt ein Gehäuse 21, auf der eine Fräspinole 22 vertikalverschiebbar, aber drehfest angeordnet ist. Diese Fräspinole trägt eine vertikal angeordnete Spindel 23, die sich mit der Fräspinole vertikal bewegt, aber relativ zu ihr drehbar und zu diesem Zweck in Lagern 2k drehbar gelagert ist. Das untere Ende der Spindel ragt abwärts aus dem Gehäuse vor und kann in der nachstehend beschriebenen Weise mit einem von mehreren Werkzeughaltern II verbunden werden.

Die Spindel 23 wird zweckmäßig von einem Elektromotor 25 über einen einstellbaren»Riementrieb 26 und ein Schieberad-Vorgelege 2Ö mit einer veränderbaren Drehzahl angetrieben. Der Riementrieb und das Vorgelege sind an sich bekannt und werden daher hier nicht beschrieben.

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Die vertikale Achse, längs welcher die Fräspinole zusammen mit der Spindel 23 bewegbar ist, wird als Z-Z-Achse der Werkzeugmaschine bezeichnet. Diese Vertikalbewegung der Fräspinole und der Spindel wird mit Hilfe einer Einrichtung durchgeführt, die keinen Teil der Erfindung bildet und jede beliebige, geeignete Konstruktion besitzen kann. Vorzugsweise verwendet man die hydraulische Einrichtung, die in der USA-Patentschrift 3 ^20 lAl beschrieben ist. In einer Anordnung der darin erläuterten Art dient zur Vertikalbewegung der Fräspinole und der Spindel ein hydraulischer Kolbentrieb, der auf einem Querhaupt befestigt ist. Dieses ist in Fig. 1 mit 29 bezeichnet.

• Es ist eine Einrichtung zum festen Verbinden des Werkzeughalters H mit der Spindel 23 erforderlich. Zu diesem Zweck ist gemäß Fig. 2 und 6 die Spindel rohrförmig und an ihrem unteren Ende mit einer innen konischen Vertiefung 30 zur Aufnahme des Werkzeuges versehen. Jeder für die Ver-^ wendung auf einer dsrartigen Spindel bestimmte Werkzeughalter besitzt einen in die Spindel einsetzbaren Endteil 31 mit einem Außenkonus, der zur satten Anlage an den Innenkonus in diesen eingesetzt werden kann.

Der Endteil 31 ist hier an einem Adapter ausgebildet, der in dieser Beschreibung als von dem eigentlichen Fräswerkzeug T getrennter Werkzeughalter bezeichnet wird. Die Verwendung dieses Adapters ermöglicht das Aufspannen von üblichen Zerspanungswerkzeugen auf der Spindel 23· Das obere Ende des Werkzeuges T ist in einer axialen Vertiefung 32 angeordnet, die sich am Boden des Halters H befindet. Das Werkzeug T ist durch eine radiale Klemmschraube 33 drehfest mit dem Halter II verbunden.

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Der Werkzeughalter H besitzt eine Ringnut 3'i, die
gegebenenfalls seine Verwendung mit einer bekannten Vorrichtung zum automatischen Aufspannen und Freigeben des
Werkzeuges ermöglicht*

Es ist eine Einrichtung zum Winkelverstellen des
Werkzeughalters H gegenüber der Spindel 23 und zum drehfesten Verbinden dieser beiden Teile vorgesehen. Diese
Einrichtung hat eine Längs-Keilnut 35t die sich bis zur
oberen Stirnfläche 36 des Werkzeughalters H erstreckt,
und einen radialen Keil 38» der von der Spindel getragen wird. Der Keil 3θ besteht aus einem Zapfen, der im Preßsitz in einer Vertiefung in dem Mantel der Spindel angeordnet ist und einen Kopf aufweist, der von der verjüngten Wandung einwärts vorsteht und in die Keilnut 35 eingreift .

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum schnellen Auf-

spannen und Freigeben des Werkzeuges besitzt eine Zugstan-

ge 391 eine Zugstangenkupplung 40 zum lösbaren Verbinden der Zugstange mit einem Werkzeughalter H aufgrund einer
Längsbewegung der Zugstange gegenüber der Spindel 23 und eine zum Bewegen der Zugstange relativ zu der Spindel
dienende Einrichtung mit einer Vorbela„stungseinrichtung 4l, die zwischen der Zugstange und der Spindel 23 eingeschaltet ist und die Zugstange relativ zu der Spindel in einer solchen Richtung zu bewegen trachtet, daß der Werkzeughalter in die Vertiefung 30 hineingezogen wird, sowie mit einer Ausrückeinrichtung 42, mittels deren durch Bewegen der Zugstange in der entgegengesetzten Richtung die Kupplung

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zwischen dem Werkzeughalter und der Zugstange ausgerückt und dadurch der Werkzeughalter von der Zugstange gelöst wird.

Die Spindel 23 ist an ihrem oberen Ende mit einem Innenkomis versehen, der das außenkonische untere Ende eines rohrförmigen Spindelfortsatzes 43 aufnimmt, dessen oberer Teil mit einer Tasche 44 ausgebildet ist, die von einer aufwärtsgekehrten Schulter 45 umgeben ist. im Bereich des oberen Endes dieses Fortsatzes 43 ist in dessen Außenfläche eine Ringnut 46 gebildet. Die Zugstange 39 besitzt an beiden Enden Außengewinde und durchsetzt die rohrförmige Spindel 23» den rohrförmigen Spindelfortsatz 43 und die Tasche 44. Die Zugstange trägt im Bereich ihres oberen Endes eine Mutter 48, die auf das Außengewinde der Zugstange aufgeschraubt und mit einer radialen Klemmschraube 49 in der gewünschten Stellung auf der Zugstange festgelegt ist. Die untere Fläche 50 dieser Mutter bildet eine abwärtsgekehrte ' Schulter, die der Schulter h$ gegenüberliegt.

In der Tasche 44 ist zwischen den Schultern 45 und 5O eine Vorbelastungseinrichtung 4l vorgesehen. Diese besteht aus mehreren Setzen von die Zugstange 39 umgebenden Tellerfedern 51· Jeder Satz Tellerfedern hat drei ineinandergeschachtelte Tellerfedern, welche in der zu ' den Tellerfedern des benachbarten Satzes entgegengesetzten Richtung gewölbt sind. Die Tellerfedern-Sätze sind in einer solchen Anzahl vorgesehen, daß die gewünschte Belastung der Zugstange 39 erzielt wird. Beispielsweise kann man vierunddreißig Tellerfedern-Sätze 51 verwenden.

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Wenn der Werkzeughalter H satt in der Vertiefung 30 sitzt und mit dem unteren Ende der Zugstange 39 verbunden ist, übt der von den Federn 51 gebildete Stapel eine Aufwärtskraft auf den Werkzeughalter aus.

Die zur Verbindung zwischen dem Werkzeughalter und der Zugstange dienende Kupplung kO ist am unteren Ende der Zugstange vorgesehen und besitzt ein erstes Widerlager in Form

* eines Werkzeughakens 52 sowie ein zweites Widerlager in Form eines Spindelhakens 53· Der Werkzeughaken wird von einer Vertiefung 5^ in der Stirnfläche 36 gebildet. Diese Vertiefung 5^ besitzt eine verengte Eintrittsöffnung 55» die von einem einwärtsgerichteten ringförmigen Rand 56 begrenzt ist, der den eigentlichen Werkzeughaken bildet. Der Spindelhaken wir.d von einem Stößel 58, gebildet, der mit dem unteren Ende der Zugstange 39 verschraubt und in einem zylindrischen Bohrungsteil 59 der Spindel angeordnet ist und mehrere in der Umfangsrichtung in Abständen voneinander angeordnete Finger 60 aufweist, die axial von dem Stößel 58 vorstehen. Das freie Ende jedes dieser Finger 60 ist radial beweglich und bildet ein Widerlager in Form eines Außen-

W hakens 6l. Alle diese Außenhaken 6l bilden zusammen den Spindelhaken 53» der radial ausgefahren und eingezogen werden kann. An der oberen Stirnfläche des Stößels 58 greift eine auf der Zugstange 39 aufgeschraubte Kiemmutter 57'an, die eine unbeabsichtigte Trennung der Teile verhindert.

Wenn durch eine Abwärtsbewegung des Stößels 58 gegenüber der Spindel der Spindelhaken eingezogen worden ist, kann er durch die Eintrittsöffnung 55 an dem Rand 56 vorbei in die Vertiefung 54 eingeführt werden, wenn der Werkzeug-

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halter H in die Spindelvertiefung 30 eingesetzt wird. In einer axialen Relativstellung, in welcher der Werkzeughaken und der Spindelhaken einander überlappen,' wird der Spindelhaken durch eine Nockensteuerung zum formschlüssigen Eingriff in den Werkzeughaken ausgefahren. Diese Nockensteuerung zum radial einwärts- und auswärtsgerichteten Bewegen der Finger 60 besitzt Nockenanschlagflächen 62 auf der radial einwärtsgelegenen Seite je eines dieser Finger an deren freiem Ende und eine auf der Spindel zwischen den Fingern angebrachte zylindrische Nocke 63t die an den Nockenanschlagflächen 62 angreifen kann. Die zylindrische Nocke 63 ist mit mehreren stegartigen, radialen Streben 64 zentriert, die je einen der Zwischenräume 68 zwischen den Fingern 60 durchsetzen. Es sind vier dieser radialen Streben 64 gezeichnet, die an ihrem inneren Ende mit der zylindrischen Nocke 63 und an ihrem äußeren Ende mit einer zylindrischen Hülse 65 verbunden s£nd, welche z.B. mit Hilfe des Sicherungsringes 66 in der Spindelbohrung 59 ortsfest gehalten wird. Es sind acht Finger 60 und daher auch acht Zwischenräume 68 zwischen einander benachbarten Fingern vorgesehen. In jedem zweiten dieser Zwischenräume befindet sich eine der Streben 64.

Es ist eine Einrichtung vorhanden, die nach dem Abrücken des Spindelhakens und des Werkzeughakens voneinander zum Auswerfen des auf der Spindel angeordneten Werkzeughai~ ters H dient. Dieser Werkzeugauswerfer spricht auf eine abwärtsgerichtete Axialbewegung des GleitStückes 58 an. Der Werkzeugauswerfer besitzt eine in der Hülse 65 verschiebbar angeordnete Hülse 69, deren axiale Schlitze 70

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von je einer der Streben 6k durchsetzt sind. Das untere Ende 71 dieser Hülse kann an der Stirnfläche 36 des Werkzeuges angreifen, wenn eine abwärtsgekehrte Schulter 72 der Hülse 58 an der oberen Stirnfläche der Auswerferhülse angreift und diese gegen die Stirnfläche 36 schiebt.

Beim Abwärtsbewegen des Werkzeughalters H gegenüber der Spindel 23 könnte eine infolge des Abstandes zwischen

k den Konussen 30 und 31 mögliche Seitwärtsbewegung zu einem Wiederverrasten zwischen dem Werkzeughaken 52 und dem Spindelhaken 53 führen. Um dies-zu vermeiden, ist auf dem unteren Ende der zylindrischen Nocke 63 ein Führungsstern vorgesehen, der mehrere radiale Stege 73 besitzt, die zweckmäßig am äußersten unteren Ende der Nocke 63 angeordnet sind und sich von dort abwärts erstrecken. Die radial äußeren Ränder dieser Stege bilden Führungsflächen, die Abwinkelungen 7k aufweisen und dort zusammen einen Durchmesser haben, der etwas kleiner ist als der Durchmesser der Mündung 55 der Vertiefung 5k und etwa ebensogroß wie der Außendurchmesser des eingezogenen Werkzeughakens 53. Diese Abwinkelungen oder Ecken liegen oberhalb

ψ und bei eingezogenem Werkzeughaken 53 radial auswärts von den Hakenflächen des Werkzeughakens. Die Ecken 7k können an der Wandung der Mündung 55 der Vertiefung des Werkzeughalters H gleiten und führen daher den Werkzeughaken bei seinem Herausziehen durch diese Mündung.

Wenn bei einer Abwärtsbewegung des Werkzeughakens relativ zu der Spindel der Werkzeughaken die Vertiefung in der Spindel verläßt, können die Ecken 7k der Stege 73 des Führungssterns an der Kante des einwärtsgerichteten, vor-

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stehenden Randes 56 angreifen und daher den die Spindel verlassenden Werkzeughalter gegenüber der Spindel mehr oder weniger zentrisch führen.

Die Kraft zum Aufwärtsbewegen der Zugstange 39 und des Spindelhakens 53 wird von den Federn 51 erzeugt. Liegt gemäß Fig. 2 der Werkzeughalter H an der Spindel 23 an» so sind die Federn 51 teilweise zusammengedrückt, wodurch sie den Werkzaughalter satt in den Innenkonus der Spindel drücken. Da diese Federkraft in der Spindel selbst erzeugt ist, belastet sie die Spindellager 2k nicht.

Die Ausrückeinrichtung k2 dient zum Abwärtsbewegen der Zugstange 39» damit der Spindelhaken 53 und der Werkzeughaken 52 voneinander getrennt werden. In den Fig. 1,2 und ist eine Lagerkappe 75 der Fräseinheit gezeigt. Knapp oberhalb dieser Lagerkappe befindet sich eine im Umriß kreisförmige Befestigungsplatte 76, die eine ebene obere

Fläche 77 besitzt. Diese Platte ist mit einer zentralen Üb'ermaßöffnung 78 versehen, durch sie sich der Spindelfortsatz ^3 erstreckt. Die Platte ?6 ist mit drei vertikalenGewindelöchern 79 ausgebildet, die in gleichen Vinkelabständen voneinander angeordnet sind und in die je eine Klemmschraube 80 eingeschraubt ist. Diese Klemmschrauben erstrecken sich über die Unterseite der Platte 79 hinaus abwärts und greifen mit ihren unteren Enden an der oberen Fläche der Lagerkappe 75 an. Durch Verstellen dieser Schrauben gegenüber der Platte kann mandiese in eine horizontale Lage und in die gewünschte Höhenlage gegenüber der Lagerkappe bringen. Die horizontal angeordnete Platte 76 kann mit Mehreren Kopfschrauben 81 an der Lagerkappe befestigt werden.

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Von diesen Kopfschrauben 8l sind drei gezeigt, die in drei in der Platte in Winkelabstanden voneinander angeordneten Löchern 82 angeordnet und mit ihren gewindetragenden unteren Enden in Gewindefassungen 83 der Lagerkappe eingeschraubt sind (Fig. 13)·

Oben auf der Befestigungsplatte 76 befindet sich ein zylindrisches, rohrförmiges Gehäuse 84, das oben mit einem Deckel 85 versehen ist. Dieser hat einen auswärtsgerichte-™ ten , ringförmigen Befestigungsflansch 86, der mit acht in gleichen Winkelabständen voneinander .angeordneten, vertikalen Löchern 88 bzw. 88' versehen ist. Mit jedem zweiten dieser Löcher 88 fluchtet vertikal eine von vier Gewindefassungen 89, in ;die je eine Kopfschraube 9° geschraubt ist, die das vertikal mit der Fassung 89 fluchtende Loch 88 in dem Flansch 86 durchsetzt. Mit den übrigen vier Löchern 88' fluchtet vertikal je ein Durchgangsloch 91» das an seinem unteren Ende mit einein Gewindeloch 92 der Platte 76 fluchtet. Die miteinander fluchtenden Löcher 88',91-Tind 92 sind von Kopf schrauben 93 durchsetzt, die in die Löcher 92 eingeschraubt sind.

Eine Membran 94 besitzt einen mittleren Teil 95» einen Randteil 96 und einen auslenkbaren, etwas geknickten, biegsamen Teil 98. Der Randteil 97 ist zwischen dem üeckel*- flansch 86 und der oberen Fläche des Gehäuses 84 dicht eingespannt. Der mittlere Teil 95 ist zwischen der horizontalen oberen Fläche eines vertikalbeweglichen Kolbens 99 und einer Klemmplatte 100 dicht eingespannt. Diese Anordnung wird von einer. Schraube 101 und einer Mutter 102 zu-

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samrnengehalten. Die Schraube 101 erstreckt sich aufwärts durch in dem Kolben 99» der Membran 94 und der Platte 100 zentral angeordnete, miteinander fluchtende Löcher. Die Mutter 102 greift an der oberen Fläche dieser Platte an. ^Zwischen der Membran 9^ und-ihrer Klemmplatte 100 einerseits und dem Deckel 85 andererseits ist ein Druckraum IO3 vorhanden, der über einen Kanal 104 in dem mittleren Teil der Decke, des Deckels 85 mit einem unter Druck stehenden Druckmittel heaufschlagbar ist.

Gemäß Fig. 1 ist die Leitung 104 mit einem Zweiw.eg-Magnetschieber IO5 verbunden. Die eine Öffnung dieses Schiebers ist durch eine Leitung IO6 mit einer (nicht gezeigten) Quelle eines unter Druclr stehenden Druckmittels verbunden. Dieses besteht vorzugsweise aus Druckluft unter einem Druck von beispielsweise etwa 6 kp/cm. Die andere Öffnung IO8 ist eine Abströmöffnung, die ins Freie führt. Dem Magnetschieber sind zwei elektrische Leitungen I09 und liO zugeordnet, deren eine einen Arbeitskontakt-Druektastenschalter 111 enthält. Dieser ist an einer geeigneten Stelle vorzugsweise derart angeordnet, daß die Bedienungsperson ihn mit der einen Hand betätigen und mit der anderen Hand einen in der Spindel 23 eingespannten WerkzeughaJter erfassen kann. Bei offenem Schalter ist der Magnetschieber stromlos, so daß die Leitung 10'i mit der Abstromöffnung IO8 verbunden ist. Beim Schließen des Schalters wird der Magnetschieber derart betätigt, daß er die Leitungen IO6 und 104 miteinander verbindet, so daß der Druckraum IO3 mit Druckluft beaufschlagt wird.

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Der Kolben 99 ist vertikal, geführt. Zu diesem Zweck ist ein Kolbenführungsrohr 112 vorgesehen, dessen abgesetzter unterer Endteil 113 in. einem Loch 114 der Befestigungsplatte 76 angeordnet ist. Auf diametral gegenüberliegenden Seiten des zentralen Loches 78 der Platte 76 sind zwei derartige KoIb en führung srohre voi'gesehen. Jedes Führungsrohr 112 besitzt eine vertikale Bohrung 1151 in. der eine vertikale Führungsstange Ho verschiebbar ist, die von dem Kolben 99 getragen wird und sich von ihm abwärts

ψ erstreckt. Jedes KoIben führungsrohr und die ihm zugeordnete Führung»stange sind von einer Kolbenrückstellfeder II8 in Form einer Druck-Schraubenfeder umgeben, die mit ihrem unteren Ende an der oberen Fläche 77 der Platte 76 angreift, während das obere Ende der Feder am Grund einer zum Zentrieren der Feder dienenden, flachen Vertiefung 119 angreift, die in der unteren Fläche des Kolbens 99 ausgebildet ist. Durch den Angriff der oberen Stirnfläche des Kolbenführungsfohres 112 am Grund der entsprechenden Vertiefung II9 wird die Abwärtsbewegung des Kolbens begrenzt. Die Aufwärtsbewegung des Kolbens wird dadurch begrenzt, daß das Ende der Schraube 101 an dem Grunde einer flachen Vertiefung 120 angreift, die in der unteren Fläche des Deckels 85 ausgebildet ist.

Es ist eine Einrichtung vorgesehen, die aufgrund einer vertikal abwärtsgerichteten Bewegung des Kolbens 99 eine Längsbewegung der Spindel 23 und seines Fortsatzes 43 verhindert. Eine derartige Einrichtung kann in verschiedenen Formen ausgebildet sein. Im gezeichneten Beispiel besitzt sie zwei Gleitstücke 121, die auf einander diametral gegen-

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überliegenden Seiten des SpindelfortSatzes 43 angeordnet sind und aus je einem allgemein rechteckigen Block bestehen, dessen innere Stirnfläche 122 eine im wesentlichen halbkreisförmige Vertiefung bildet und in die Nut 46 des Spiiidelfortsatzes eingreifen kann, so daß die obere Fläche 123 des Gleitstückes an der diese Nut begrenzenden, abwärtsgekehrten Schulter 12*1 angreifen kann· Auf entgegengesetzten Seiten der beiden Gleitstücke sind zwei langgestreckte Führungen 126 angeordnet, die den Gleitstücken nur eine gemeinsame Bewegung längs einer geradlinigen Bahn auf der ebenen oberen Fläche 77 der Platte 76 gestatten. Jede Gleitführung' I26 besitzt eine vertikale Wand 128, die sich längs der Fluchtenden Seitenwände der Gleitstücke erstreckt, einen einwärtsgerichteten oberen Flansch 129, dei* die Oberseite der Gleitstücke übergreift, und einen auswärtsgerichteten, unteren Bef e.*- -igungsflausch I30. In jedem Flansch I30 sind in Abständen voneinander* drei Löcher ausgebildet, die je eine Kopfschraube I3I aufnehmen, deren Gewindeschaft.in ein. Innengewindeloch 132 der Platte 76 eingeschraubt ist.

Es sind Rückstellfedern 133 in Form von Druck-Schraubenfedern vorgesehen, welche je eines der Gleitstücke 121 radial auswärts von dem Spindelfortsatz kj weg drücken. Für diesen Zweck ist jedes Gleitstück von einer vertikalen Öffnung 13^ durchsetzt, an deren äußerer Stirnwand 135 das eine Ende der Feder 133'angreift. Das entgegengesetzte Ende dieser Feder 133 greift an zwei aufwärtsgerichteten Zylinderstiften 136 an, die in je eines von vertikalen Löchern in der Platte 76 eingesetzt sind. Zum Halten der Feder in

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ihrer Wirkstellung dient ferner ein Auflaufslied 139 in Form einer Platte mit zwei abwärtsgerichteten Flanschen l40, die auf entgegengesetzten Seiten der Feder angeordnet sind. Diese Platte ist über der oberen Fläche des entsprechendenGleitstückes angeordnet und an dieser Fläche mit zwei Kopfschrauben l4l befestigt, welche die Platte 139 in je einem Loch 142 durchsetzen und deren Schäfte in je eine Gewindefassung 143 des Gleitstücks ™ eingeschraubt sind. Die Platte 139 hat an ihrem inneren Ende einen schräg aufwärts und einwär.ts gerichteten Flansch, der eine Nockenanschlagfläche lkk zum Rückzug des Gleitstückes bildet. Der obere Teil der innerenStirnwand 145 der. Öffnung jedes Gleit Stückes bildet eine schräg aufwärts und einwärts gerichtete Nockenanschlagflache 146, die zu der Nockenanschlagfläche lkk allgemein parallel ist.

Der Kolben 99 ist mit zwei Paaren von im Abstand voneinander angeordneten, abwärtsgerichteten Armen 148 versehen, Zwischen den Armen jedes dieser Paare ist eine Nockenrolle 149 angeordnet, die um die horizontale Achse der Welle für die von diesen Armen getragene Rolle frei drehbar ist. Für jedes Gleitstück 121 ist im Bereich des inneren Teils seiner Öffnung 134 eine derartige, aus zwei Armen und einer Rolle bestehende Anordnung vorgesehen.

Bei einer Bewegung des Kolbens aus einer oberen Stellung (Fig. 2) in seine untere Stellung (Fig. 6) greift jede Nockenrolle 149 mit ihrem Umfang an der zum

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Ausfahren dienenden Nockenanschlagfläche l46 des entsprechenden Gleitstückes an, so daß dieses bis zur formschlüssigen Anlage an dem Spindelfortsatz 43 radial einwärts bewegt wird. Wenn sich der Kolben weiter abwärtsbewegt, wälzt sich jede Nockenrolle auf der vertikalen Innenwandung 145 ab, so daß das Gleitstück in seiner in Pig· 6 gezeigten Raststellung gehalten wird. Die.- Platte 76 besitzt unter jeder Noclcenrolle &9 eine Übermaßöffnung 151 zur Aufnahme der Rolle l49 am Ende ihres Abwärtshubes (Fig. 6). Wenn sich der Kolben aufwärtsbewegt, wälzen sich die Nockenrollen 149 zunächst auf den vertikalen Flächen l45 ab und von ihnen herunter. Falls eine Rückstellfeder 133 das zugeordnete Gleitstück 121 nicht aus dem Spindelfortsatz 43 ausrückt, greift die entsprechende Nockenrolle 149 bei ihrer Aufwärtsbewegung an der entspx-echenden, zum Rückstellen dienenden Nockenanschlagfläche 144 an und erzwingt dadurch ein Ausrücken des entsprechenden Gleitstückes aus dem Spindelfortsatz.

Die Kolbenschraube 101 besitzt in ihrer unteren Fläche ' eine Vertiefung 152, deren Grund 153 im Abstand von der oberen Stirnfläche 154 der Zugstange 39 angeordnet ist, aber an dieser oberen Stirnfläche angreifen kann.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise sei angenommen, daß durch die Verrastung derllaken 52 und 53 ein Werkzeughalter H auf der Spindel 23 aufgespannt ist und daß sich der Kolben 99 in seiner oberen Stellung befindet, so daß zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen 153 und 154 des Kolbens und der Zugstange ein Abstand vorhanden ist. Dieser

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Zustand ist in Fig. 2 dargestellt. Der Schalter 111 ist offen und der Magnetschleber 105 stromlos. Wenn die Bedienungsperson das im Einsatz befindliche Werkzeug zu wechseln wünscht, bringt sie die Spindel zum Stillstand und erfaßt dann mit der einen Hand den auf der Spindel befindlichen Werkzeughalter H, während sie mit der anderen Hand den Schalter 111 schließt. Dadurch wird der Magnetschieber 105 betätigt, so daß der Druckraum 103

^ mit Druckluft beaufschlagt und der Kolben 99 abwärtsbewegt wird. Dabei greifen seine Nockedrollen 149 an den Nockenanschlagflächen 146 der Gleitstücke 121 a; diese werden zu dem Spixadel fort satz 43 hin und in die Nut 46 ausgefahren. Der Spindelfortsatz 43 wird dadurch eingespannt und gegen eine Längsbewegung festgehalten. Bei fortgesetzter Abwärtsbewegung des Kolbens greift dessen Fläche 153 an der Stirnfläche 154 der Zugstange an. Fährt deir Kolben weiter abwärts, so werden die Tellerfedern 51 zusammengedrückt und wird die Zugstange 39 gegenüber ... der Spindel 23 abwärtsbewegt. Dabei werden die unteren Enden der Hakenfinger 60 von der Nocke 63 weggeschoben,

k so daß der Spindelhaken 53 eingezogen und aus dem Werkzeughaken 52 ausgerückt wird (Fig. 6), Wenn sich der Stößel 58 mit seinen Fingern 60 weiter abwärtsbewegt, greift die Stirnfläche 71 der Auswerferhülse an der Stirnfläche 36 des Werkzeughalters an, so daß sich die Konusse 30 und Jl voneinander trennen. Die Bedienungsperson, die immer noch mit der einen Hand den Werkzeughalter H erfaßt und mit der anderen Hand den Schalter geschlossen hält, kann jetzt den Werkzeughalter abwärtsziehen, ihn dadurch von der Spindel abnehmen und nach Wahl den Schalter 111 freigeben oder geschlossen halten.

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Wenn der sich abwärtsbewegende Kolben 99 an der Zugstange 39 angreift und die Federn 51 weiter zusammendrückt, wird der diese Federn tragende Spindel, fort sat ζ von den Gleitstücken 121 festgehalten, so daß auf die Spindellager 2k keine Kräfte übertragen werden.

Bei geschlossenem Schalter 111 setzt die Bedienungsperson den Konus 31 eines anderen Werkzeughalters H in die Spindelvertiefung 30 ein. Dabei dreht die Bedienungsperson den Werkzeughalter, bis der Keil 38 und die Keilnut 35 sich gegenüberstehen. Der jetzt eingezogene Spindelhaken 53 tritt in die Vertiefung 5^ des Werkzeughalters ein. Nachdem die Bedienungsperson den neuen Werkzeughalter so weit wie möglich gehoben hat, gibt sie den Schalter 111 frei, so daß dieser öffnet und den Magnetschieber IO5 aussei-altet. Jetzt wird der Druckraum IO3 zur Atmosphäre hin druckentlastet, so daß die Federn II8, anfänglich mit Unterstützung der Federn 511 den Kolben 99 heben, bis das obere Ende der KoIbenschraube 101 am Grund der Deckelvertiefung 120 angreift. Wenn die Aufwärtsbewegung des Kolbens beginnt, entspannen sich zunächst die Tellerfedern 51» ^so daß die Zugstange 39 gehoben wird und dadurch die Konusse 30, 31 in satte Anlage aneinander gelangen. Die Tellerfedern bleiben unter einer Vorspannung mit der sie ständig den Werkzeughalter aufwärts gegen die Spindel drücken. Durch die Berührung zwischen den Konussen 30 und 31 wird die Aufwärtsbewegung der Zugstange begrenzt. Der Kolben bewegt sich nach Trennung der Flächen 152 und 153 voneinander weiter aufwärts. Dabei wälzen sich die Nockenrollen

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von den vertikalen Flächen 145 herunter und gelangen auf die Nockenanschlagflächen 146» Darauf entspannen sich die Federn 133» wobei sie die Gleitstücke 121 aus der Nut l46 ausrücken, so daß die Spindel 23 für die VertikaJ.bewegung während darauffolgender Zerspanungsvorgänge freigesetzt wird. Wenn ein Gleitstück 121 nicht unter der Wirkung der ihm zugeordneten Feder 133 zurückgestellt wird, erfolgt seine Rückstellung formschlüssig durch fc den Angriff der entsprechenden Nockonrolle 149 an der zum Rückstellen dienenden Nockenanschlagfläche 144.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung zum Aufspannen und Freigeben des Werkzeuges hat den Vorteil, daß sie schnell und leicht zu bedienen ist, das Aufspannen· eines Werkzeughalters auf der Spindel und das Abnehmen des Werkzeughalters von der Spindel ohne Schraubenschlüssel od.dgl. ermöglicht, angesichts ihrer Funktion relativ einfach aufgebaut sowie billig herstellbar ist und kaum störungsanfällig ist oder reparaturbedürftig wird. Ferner ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einbau in üblichen Werkzeugmaschinen

" geeignet, ohne daß diese beträchtlich abgeändert werden müßten. Die Vorrichtung ist daher besonders zweckmäßig auch bei nachträglichem Einbau in vorhandene Werkzeugmaschinen verwendbar.

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Claims

Pat entansprüche

Werkzeugmaschine, . gekennzeichnet durch eine Spindel mit einer Vertiefung zur Aufnahme eines Werkzeughalters, durch eine Zugstange, durch eine Zugstangenkupplung zum lösbaren Verbinden der Zugstange mit dem Werkzeughalter aufgrund einer Längsbewegung der Zugstange relativ zu der Spindel und durch eine zum Bewegen der Zugstange gegenüber der Spindel dienenden·Antriebseinrichtung mit einer zwischen der Zugstange und der Spindel eingeschalteten Vorbelastungseinrichtung, welche über die Zugstange die Spindel in einer solchen Bewegungsrichtung belastet, daß dar Werkzeughalter zur satten Anlage in der Vertiefung in diese hineingezogen wird, und mit einerAusrückeinrichtung zum Bewegen der Zugstange gegenüber der Spindel in der entgegengesetzten Richtung, so daß der Werkzeughalter von der Zugstange gelöst wird.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß durch Betätigung der Ausrückeinrichtung die Zugstange nach dem Lösen des Werkzeughalters von der Zugstange in der entgegengesetzten Richtung bewegbar ist, wodurch der Werkzeughalter aus der Vertiefung ausgeworfen wird.

3· Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausrückeinrichtung durch Druckmittelbeaufschlagung betätigbar ist.

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k» Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennze lehnet , daß die Ausrückeinrichtung wahlweise betätigbar bzw. nach Bedarf bedienbar ist.

5· Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Spindel rohrförmig ist, daß die Zugstange die Spindel durchsetzt und eine Schulter hat, daß die Spindel fc eine Tasche hat, die mit einer der Schulter der Zugstange zugekehrten Schulter versehen iat, daß die Vorbelastungseinrichtung übereinander" gestapelte, gewölbte Tellerfedern besitzt, die in der Tasche zwischen den Schultern angeordnet sind und die Zugstange umgeben und daß die Ausrückeinrichtung eine Festlegeeinrichtung aufweist, mittels deren die Spindel gegen eine Längsbewegung feathaltbar ist, wobei die Zugstange gegen die Vorbeli stungskraft der Federn in der entgegengesetzten Sichtung bewegbar ist.

6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η ^ zeichnet, daß die Ausrückeinrichtung derart ba-

tätigbar■ist, daß die Festlegeeinrichtung zunächst an der Spindel angreift, um deren Längsbewegung zu verhindern, und dann die Zugstange gegen die Vorbelastungskraft der Federn in der entgegengesetzten Richtung gegenüber der Spindel bewegt.

7· Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Spindel auf der Außenseite eine Rastvertiefung und die Festlegeeinrichtung ein Gleitstück

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besitzt, das in die Rastvertiefung bewegbar ist, um die Spindel gegen eine Längsbewegung festzulegen.

8. Werkzeugmaschine nach Anspruch 7 t dadurch gekennzeichnet ,, daß das Gleitstück eine erste Nockenanschlagfläche und die Ausrückeinrichtung einen Kolben besitzt, der mit einer Nocke versehen ist, die zum Angriff an der ersten Nockenanschlagfläche bewegbar ist, um das Gleitstück in die Rastvertiefung zu bewegen.

9· Werkzeugmaschine nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Rückstellfederanordnung, die das Gleitstück aus der Rastvertiefung herauszubewegen trachtet.

10. Werkzeugmaschine nach Anspruch 8 oder 9t dadurch g e kennzei ch ne t , daß das Gleitstück eine von einander gegenüberliegenden Wänden begrenzte Öffnung besitzt, daß die erste Nockenanschlagfläche an einer der Wände ausgebildet ist, daß an der anderen dieser Wände eine zweite Nockenanschlagfläche ausgebildet ist, daß die Nocke von einer Rolle gebildet wird, die zwischen der ersten und zweiten Nockenanschlagfläche in die Öffnung hinein und aus ihr heraus bewegbar ist sowie an einer der beiden Nockenanschlagflächen angreifen kann, und daß die Rolle bei ihrer Bewegung in die Öffnung an der ersten Nockenanschlagfläche und bei ihrer Bewegung aus der Öffnung heraus an der zweiten Nockenanschlagfläche angreift,

>ei sie das Gleitstück aus der Rastvertiefung herausb ewe&t.

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11. Werkzeugmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß das Gleitstück auf der einen Seite der Spindel angeordnet und ihr gegenüber radial bewegbar ist, daß die Festlegeeinrichtung ferner ein zweites derartiges Gleitstück aufweist, das dem ersten Gleitstück diametral gegenüberliegend auf der anderen Seite der Spindel angeordnet ist, und daß der Kolben

eine zweite derartige Nocke besitzt, die mit dem zweiten tk Gleitstück zusammenwirken kann.

12. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzei chn et , daß die Ausrückeinrichtung eine Einrichtung zum Führen des Kolbens aufweist.

13· Werkzeugmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausrückeinrichtung eine Rückstellfederanordnung hat, die mittels des Kolbens die Nocke aus derOffnung herauszubewegen trachtet.

l4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 13» dadurch g e " kennzeichnet, daß die Ausrückeinrichtung eine

Membran aufweist, die in der Mitte mit dem Kolben verbunden ist und einen Randteil und einen einwärts von diesem angeordneten, auslenkbaren, biegsamen Teil besitzt, daß der Randteil der Membran von einer Einrichtung eingespannt ist, die zusammen mit der Membran einen Druckraum begrenzt, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, mittels welcher unter Druck stehendes Druckmittel in den Druckrauni einleitbar ist, so daß der Kolben gegen die Kraft der Rückstellfederanordnung bewegt wird.

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15· Werkzeugmaschine nach Anspruch ίΛ, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausrückeinrichtung eine Einrichtung zur wahlweisen Steuerung des Einleitens des unter Druck stehenden Druckmittels in den Druckraum aufweist.

l6. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Vertiefung einen Innenkonus bildet, daß der Werkzeughalter einen Endteil in Form eines Außenkonusses besitzt, der zur satten Anlage in der Vertiefung in diese einsetzbar ist und ein erstes Widerlager aufweist, und daß die Kupplung ein zweites Widerlager besitzt, das geeignet ist, lösbar an dem ersten Widerlager anzugreifen und dadurch den Werkzeughalter in der Vertiefung festzulegen.

17· Werkzeugmaschine nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, mittels deren eine Relativdrehung zwischen dem Werkzeughalter und der

Spindel verhinderbar ist, wenn der Werkzeughalter an der Wandung angreift.

18. Werkzeugmaschine nach Anspruch 16 oder 17, g e kennzeichne t durch eine Widerlager-Stelleinrichtung zum Anstellen und Abrücken des zweiten Widerlagers gegenüber dem ersten Widerlager in Abhängigkeit von der Bewegung der Zugstange relativ zu der Spindel.

19. Werkzeugmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß durch die Widerlager-Steil einrichtung das zweite Widerlager gegenüber dom ersten Widerlager radial bewegbar ist.

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20. Werkzeugmaschine nach Anspruch l8 oder 19, gekennzeichnet durch eine Auswerfeinrichtung zum Auswerfen des Werkzeughalters aus der Vertiefung nach dem Ausrasten der Haken.

21. Werkzeugmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß der Endteil des Werkzeughalters in seiner Stirnfläche eine Vertiefung besitzt, deren Mündung als einwärtsgerichteter, ringför-

p miger Rand ausgebildet ist, der das erste Widerlager

bildet, daß die Zugstangenkupplung einen Stößel aufweist, von dem mehrere in Winkelabständen voneinander angeordnete Finger axial vorstehen, die je einen radial bewegbaren, eine Widerlagerfläche bildenden Endteil haben, wobei alle diese Widerlagerflächen zusammen das radial ausfahrbare und einziehbare zweite Widerlager bilden, und daß eine Nockensteuerung zum radialen Bewegen der Finger zum Zweck des Ausfahrens und Einziehens des zweiten Wider-

lagers vorgesehen ist, das im eingezogenen Zustand durch eine Axialbewegung des Stößels zu dem Endteil hin an dem Rand vorbei durch die Mündung in die Vertiefung eingek fahren und in der dabei erreichten Axialstellung zum

formschlüssigen Angriff an dem Rand ausgefahren werden kann.

22. Werkzeugmaschine nach Anspruch 21, dadurch ge kennzeichnet , daß die Nockensteuerung Nockenanschlagflächen, die auf radial einwärtsgelegenen Seiten der freien Endteile der Finger angeordnet sind, und eine Nocke aufweist, die innerhalb der von den Fingern gebil-

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deteii Anordnung auf der Spindel angebracht ist und an den Nockenanschlagflächen angreifen kann.

23· Werkzeugmaschine nach Anspruch 22, dadurch ge kennzei chnet , daß die Nockensteuerung ferner eine auf der Spindel angeordnete Hülse und radiale Streben aufweist, die sich zwischen einander benachbarten Fingern erstrecken sowie an ihren radial äußeren Enden mit der Hülse und an ihren radial inneren Enden mit der Nocke verbunden sind.

2h.· Werkzeugmaschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet , daß die Anzahl der Streben kleiner ist als die Anzahl der Finger.

25. Werkzeugmaschine nach Anspruch 23 oder 24, g e k e η η zeichnet durch eine Auswerfeinrichtung, die bei einer Axialbewegung des Stößels in der genannten Richtung nach dem Abrücken des ersten und zweiten Widerlagers voneinander den eingesetzten Werkzeughalter auswirft.

26. Werkzeugmaschine nach Anspruch 25» dadurch gekennzeichnet , daß die Auswerfeinrichtung einen Auswerfer besitzt, der auf der Hülse verschiebbar gelagert ist, die Streben aufnehmende Schlitze aufweist und von dem Stößel bei dessen Axialbewegung in der genannten Richtung gegen den Endteil gedrückt %ird.

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27· Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 23 bis 26, g ekennzeichnet durch einen auf der Noclce im Bereich der Finger angeordneten Führungsstem mit mehreren radialen Stegen, die zwischen einander benachbarten Fingern angeordnet sind und Führungsflachen besitzen, die radial auswärts von den Widerlagern freiliegen, wenn das zweite Widerlager eingezogen ist.

^ 28. Werkzeugmaschine nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet , daß die Anzahl der Stege gleich der Anzahl der Streben ist.

29· Werkzeugmaschine, gekennzeichnet durch eine Spindel zum Tragen eines Werkzeughalters, durch ein.e in der Spindel angeordnete und relativ zu ihr längsbewegbare Zugstange, durch eine Zugstangen-Stelleinrichtung zum Bewegen der Zugstange relativ zur Spindel in einer Richtung gegen eine elastische Belastungskraft, durch eine Spindelkupplung, die zum Verbinden der Spindel mit einem Werkzeughalter ausfahrbar und bei einer Bewegung der Zugstange relativ zur Spindel ψ in der genannten Richtung einziehbar¹ ist, um ein

Abnehmen eines Werkzeughalters von der Spindel zu ermöglichen, und durch eine Festlegeeinrichtung zum Festlegen der Spindel gegen eine Längsbe%fegung aufgrund einer Betätigung der Zugstangen-Stelleinrichtung, wobei die Zugstange nach dem Einziehen der Spindelkupplung zum Auswerfen des Werkzeughalters aus der Spindel in der genannten Richtung weiterbewegbar ist.

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