DE2126621C3 - Spann- und Lösevorrichtung für einen konischen Schaft aufweisende Werkzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spann- und Lösevorrichtung für einen konischen Schaft aufweisende Werkzeuge von Bohr-, Fräs- und dergleichen Werkzeugmaschinen, in deren Arbeitsspindel eine in Längsrichtung verstellbare, im Spannsinne federbelastete und entgegen dem Federdruck durch ein axial verschiebliches Betätigungsglied lösbare Spannstange angeordnet ist. an derem vorderen Ende eine Spannzange mit federnden Schenkeln befestigt ist, deren als Klauen ausgebildete Enden in eine Ringnut des Werkzeugschaftes eingreifen.

Bei einer bekannten Spann- und Lösevorrichtung dieser Art wird die zur Einspannung des Werkzeugs in der Spindel erforderliche Einspannkraft durch eine entsprechend stark ausgebildete Feder bereitgestellt

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(CH-PS 4 37 965). Dabei ist zum Ausstoßen des Werkzeugs ein hydraulischer Druckzylinder vorgesehen, der eine in der Spindel angeordnete Druckstange betätigt.

Gemäß weiterem Stand der Technik (DT-Gbm 69 44 !79) ist es bekannt, bei einer Vorrichtung zum Einziehen und Festspannen eines Werkzeuges mit konischem Schaft in einer Werkzeugspindel das Einziehen und Festspannen mittels einer in den konischen Werkzeugschaft eingeschraubten Gewindespindel vorzunehmen und mittels einem, zwischen der Gewindespindel und einem Widerlager angeordneten, von einer Feder vorspannbaren, in Axialrichtung elastischen Glied eine Vorspannkraft aufzubringen, wobei die Federkraft so groß ist. daß sie bei allen Betriebsbedingungen den Werkzeugschaft in Anlage am Innenkonus hält. Es soll somit gewährleistet sein, daß die axiale Spannkraft auch bei Setzen und/oder thermisch bedingten Längenänderungen von im Spannkraftfluß befindlichen Teilen gewährleistet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spann- und Lösevorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mit einer geringeren Einspannkraft eine sichere Festlegung des Werkzeughalters in der Spindelbohrung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein axial mit der Spannstange verbundenes Verriegelungsglied vorgesehen ist, das mit einem mit der Spindel fest verbundenen Nocken zusammenwirkt und durch ein Betätigungsglied in Wirkstellung bringbar ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 5.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die die Spannung des Werkzeugs in der Spindel bewirkende Federkraft geringer bemessen werden kann, als dies bei bekannten Ausführungen der Fall ist. Die geringere notwendige Federkraft erlaubt es dann auch, die Löseeinrichtung schwächer auszubilden als dies bei ungesicherter Spanneinrichtung der Fall ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Spann- und Löseverrichtung, wobei der Werkzeughalter in der Arbeitsspindel eingespannt ist, und

F i g. 2 einen Längsschnitt der Spann- und Lösevorrichtung, wobei der Werkzeughalter in der Arbeitsspindel gelöst ist.

Der konische Schaft 1 des Werkzeughalters ist in die entsprechende konische Bohrung 2 der rotierenden Spindel 3 z. B. einer Fräsmaschine eingesetzt. Die Drehmitnahme des Werkzeughalters erfolgt durch ein oder mehrere Paßstücke 4, deren jedes in einer radialen Nut 5 des Spindelkopfes befestigt ist und in eine entsprechende Nut 6 im zylindrischen Fußteil 7 des Werkzeughalters eingreift.

Die Spannvorrichtung zur Einspannung des Werkzeughalters in der Spindel 3 weist zunächst ein Halteoder Einspannglied auf, welches durch eine federnde Spannzange 11 gebildet wird. Diese Spannzange ist z. B. aus gehärtetem Stahl und hat etwa zylindrische Rohrform mit Längsschlitzen, welche in der Längsrichtung federnde Schenkel 13 bilden, die mit einem Ende einstückig mit einem ringförmigen Fußteil 14 verbunden sind, während das andere Ende eine Klaue 16 sowie einen schrägen Nocken 17 aufweist.

Die Klauen 16 kommen mit einem zugehörigen

Glied in Eingriff, welches z. B. durch den Kopf 2i einer in das Ende des Schaftes eingesetzten Schraube gebildet wird.

Der Durchmesser des zylindrische.;! Raums zwischen den inneren Enden der Klauen 16 der federnden Schenkel 13 der Spannzange U ist in freiem Zustand etwas größer als der Durchmesser des Kopfes 21, damit der Halterschaft vollständig in den Spindelkopf bis über diese Klauen hinaus eingesetzt werden kann.

Die Spannzange 11 ist in einer Bohrung 23 der Spindel 3 gleitend verschiebbar, welche einen solchen Durchmesser hat, daß die Nocken 17 der Spannzange die Klauen 16 in der durch den Kopf 21 gebildeten Ringnut des Halterschaftes 1 halten. An die Bohrung 23 schließt sich ein Abschnitt 24 an, in welchem sich die Enden der federnden Schenkel 13 der Spannzange 11 befinden, wenn der Werkzeughalterschart freigegeben ist (F i g. 2). Dieser Abschnitt hat einen etwas größeren Durchmesser, so daß sich die federnden Schenkel 13 der Spannzange spreizen, und die Klauen 16 aus der vom Kopf 21 gebildeten Ringnut des Halterschaftes austreten können, wenn sich die Nocken 17 in diesem Abschnitt 24 befinden (F i g. 2). Die beiden Bohrungsabschnitte 23 und 24 sind durch einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 25 verbunden, der eine Kurvenbahn für die Nocken 17 bildet und bei dem dargestellten Beispiel durch ein Ende eines in den Abschnitt 24 eingepreßten Ringes 27 gebildet wird.

Der Fußteil 14 der Spannzange 11 ist an einem verjüngten Ende einer Spannstange 31 mittels einer in der Spannstange 31 angeordneten Schraube befestigt, deren Kopfteil 32 mit dem inneren Ende auf den Fußteil 14 der Spannzange 11 aufdrückt und deren anderes Ende ein Druckstück 34 für den Auswurf des Werkzeughalters bildet. Ein zwischen dem Ende der Spannstange 31 und dem Fußteil 14 der Spannzange 11 angeordneter kalibrierter Ring 35 ermöglicht eine sehr genaue axiale Einstellung derselben.

Die Spannstange 31 kann frei in der Bohrung 23 der Spindel 3 gleiten und ist an die Länge der Spindel anpaßbar, während die anderen Teile der Vorrichtung für verschiedene Maschinen die gleichen sein können. Das andere Ende der Spannstange 31 läuft in einen Gewindeabschnitt 36 ?us, auf den das Ende eines hülsenförmigen Teils 37 aufgeschraubt ist, der mittels eines Ringes 38 in einem erweiterten Bohrungsabschnitt 39 der Spindel 3 zentriert ist.

Der hülsenförmige Teil 37 und somit die Spannstange 31 und die Spannzange 11, welche mit diesem fest verbunden sind, stehen unter der Einwirkung einer Rückhol- oder Einspannfeder 41, welche bei dem dargestellten Beispiel durch eine Schraubendruckfeder gebildet wird, deren Enden sich an dem Ring 38 bzw. an der die beiden Bohrungsabschnitte 23 und 39 trennenden Schulter 42 abstützen. Der axiale Hub dieser gleitend verschieblichen Anordnung wird durch eine radial in die Spindel 3 eingesetzte Schraube 44 begrenzt, deren Ende in eine auf einer Mantellinie der Spannslange 31 ausgebildete Nut 45 eingreift.

Der hülsenförmige Teil 37 ist am anderen Ende mit einem als federnde Spannzange ausgebildeten Verriegelungsglied 51 versehen, Heren federnde Schenkel 55 aber im Gegensatz zur Spannzange 11 die natürliche Neigung haben, sich zusammenzuziehen. Der Fußteil 52 dieses Verriegelungsgliedes 51 ist auf den hülsenförmigen Teil 37 aufgeschraubt und wird auf diesem durch eine Druckschraube 53 festgehalten. Jeder Schenkel 55 ist am federnden Ende mit einem zur Längsachse hinweisenden Vorsprung 56 und mit einem äußeren Vorsprung 57 versehen. Die Vorsprünge 57 wirken mit eir.em Nocken 58 zusammen, der von einem in dieses Ende der Spindel eingepreßten Ring 59 mit einer zur Spindel 3 gleichachsigen kegelstumpfförmigen Fläche gebildet wird, deren Scheitelwinkel etwa 140° beträgt. Die Vorsprünge 56 der federnden Schenkel 55 legen sich gegen einen konischen Abschnitt 62 eines Betätigungsgliedes 63 zur Betätigung des Verriegelungsgliedes 51, welches gleichzeitig ein Betätigungsglied zum Lösen des Werkzeughalters ist, da es ein Druckstück 64 aufweist, dessen Ende einen Stößel bildet, der eine mit einem Anschlagteil 66 versehene Schulter 65 des hülsenförmigen Teils 37 beaufschalgt.

Das Betätigungsglied 63 für das Verriegeln und Lösen steht unter der Einwirkung einer zweiten Feder 61, welche bei dem dargestellten Beispiel durch eine Schraubendruckfeder gebildet wird, deren Enden sich an dem Anschlagteil 66 bzw. an einer Schulter 67 des Betätigungsgliedes 63 abstützen. Die Kraft dieser Feder ist kleiner als die der Einspannfeder 41, und ihr Wert sowie der der Neigung des konischen Abschnitts 62 des Eetätigungsgliedes 63 sowie des Nockens 58 sind so bestimmt, daß die Zusatzkraft zur Einspannung Zj des Werkzeughalters in der Spindel 3 zusätzlich zu der bereits unmittelbar von der Einspannfeder 41 gelieferten Kraft erzeugt wird.

Der Hub des Betätigungsgliedes 63 wird durch eine radial im hülsenförmigen Teil 37 befestigte Schraube 69 begrenzt, deren Ende in eine Längsnut 71 des Betätigungsgliedes 63 eingreift. Zwischen der Spannstange 31 und dem hülsenförmigen Teil 37 ist ein kalibrierter Ring 68 angeordnet. Dieser soll bei einer kurzen Spindel ermöglichen, die federnde Spannzange 11 und den Ring 35 unter Fortfall der Spannstange 31 und des Ringes 68 unmittelbar an dem hülsenförmigen Teii 37 anzubringen. Die Schraube 44 erhält dann eine andere Stellung und wird z. B. an der Stelle der Schraube 69 angebracht, so daß sie auf die Spannzange 5i einwirkt. Das 3etätigungsglied 63, der Anschlagteil 66, die Spannstange 31 und der konische Abschnitt 32 sind mit einer durchgehenden axialen Bohrung 72 für Druckluft versehen, um die konischen Flächen des Halterschaftes

1 und der Bohrung 2 der Spindel zu reinigen. Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

Es sei angenommen, daß gerade ein Werkzeughalter ausgeworfen wurde und somit in dem Sinn des Pfeils f (F i g. 2) ein Druck auf das Betätigungsglied 63 für das Lösen ausgeübt wurde, so daß das Druckstück 64 mit dem Anschlagteil 66 in Berührung steht und die Spannstange 31 sowie die Spannzange 11 in der Lösungsstellung hält, deren Schenkel daher geöffnet sind. Beim Einsetzen eines neuen Werkzeughalters in die Bohrung

2 der Spindel 3 geht der Kopf 21 frei zwischen den geöffneten Klauen 16 der Spannzange U hindurch. Der

auf das Betätigungsglied 63 ausgeübte Druck wird aufgehoben. Die Einspannfeder 41 verschiebt daher den hülsenförmigen Teil 37, die Spannstange 31 und die Spannzange 11 in der Abbildung nach links, so daß die

(Ό Nocken 17 der Spannzange 11 am kegelstumpfförmigen Abschnitt 25 gleiten und die Klauen 16 in die Ringnut hinter den Kopf 21 eingreifen, wobei sie den Halterschaft 1 in seine Aufnahmebohrung 2 ziehen. Wenn der Halterschaft 1 an der konischen Bohrung 2 der

⁶S Spindel 3 anliegt, ist der erste Einspannschritt beendet, wobei eine Einspannkraft erzeugt wird, welche genau der Kraft der Einspannfeder 41 entspricht. Das Betätigungsglied 63 setzt seine Verschiebung in dem dem

Pfeil /'entgegengesetzten Sinn unter der Wirkung der zweiten Feder 61 fort, so daß sich sein Druckstück 64 von dem Anschlagteil 66 abhebt. Der konische Abschnitt 62 des Betäligungsgliedes 63 drückt über die Vorsprünge 56 die federnden Schenkel 55 nach außen, die mit den Vorsprüngen 57 am Nocken 58 (Fig. 1) nach außen gleiten und eine zusätzliche Zugkraft auf den hülsenförmigen Teil 37 in bezug auf den Halterschaft 1 ausüben und dabei die Spannstange 11 in dieser Lage verriegeln, so daß auch über die Spannkraft der Spannfeder 41 hinausgehende, am Werkzeughalter wirkende Kräfte von der Verriegelung aufgenommen werden.

Zum Lösen wird ein Druck auf das Betätigungsglied 63 in dem Sinn des Pfeils /"ausgeübt. In einem ersten Arbeitsschritt zum Lösen muß daher die Kraft der zweiten Feder 61 überwunden werden. Das Verriegelungsglied 51 schließt sich unter der Wirkung seiner Eigenelastizität, was keinen zusätzlichen Kraftaufwand

erfordert. In einem zweiten Arbeitsschritt legt sich das End·: des Druckstücks 64 des Betätigungsgliedes 63 gegen das Anschlagteil 66, so daß jetzt nur die alleinige Kraft der Einspannfeder 41 zu überwinden ist. Das weitcre Vorrücken des Betätigungsgliedes 63 zum Lösen bewirkt die gleitende Verschiebung des hülsenförmigen Teils 37, der Spannstange 31 und der Spannzange 11, deren Schenkel sich unter der Wirkung ihrer Eigenelastizität öffnen und den Haltcrschaft I freigeben, der

ίο schließlich von der Bohrung 2 der Spindel 3 abgehoben wird, wenn das Druckstück 34 auf den Kopf 21 des Halterschafte> trifft.

Die Spann- und Lösevorrichtung kann auch so abgewandelt werden, daß das Betätigungsglied 63 für die Verriegelung und das Lösen in beiden Verschiebungsrichtungen zwangläufig betätigbar isi. anstatt in einer Richtung der Wirkung einer Rückholfeder 61 ausgesetzt zu sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche: 21

1. Spann- und Lösevorrichtung für einen konischen Schaft aufweisende Werkzeuge von Bohr-, Fräs- und dergleichen Werkzeugmaschinen, in deren Arbeitsspindel eine in Längsrichtung verstellbare, im Spannsinne federbelastete und entgegen dem Federdruck durch ein axial verschiebliches Betätigungsglied lösbare Spannstange angeordnet ist, an derem vorderen Ende eine Spannzange mit federnden Schenkeln befestigt ist, deren als Klauen ausgebildeten Enden in eine Ringnut des Werkzeugschaftes eingreifen, gekennzeichnet durch ein axial mit der Spannstange ^31) verbundenes Verriegelungsglied (51), das mit einem mil der Spindel (3) fest verbundenen Nocken (58) zusammenwirkt und durch ein Betätigungsglied (63) in Wirksteliung bringbar ist.

2. Spann- und Lösevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (63) axial in der Spindel (3) verschiebbar und im Verriegelungssinne von einer gegenüber der Spannfeder eine geringere Federkraft aufweisenden Feder (61) beaufschlagt ist, die sich an einem mit der Spannstange (31) fest verbundenen Anschlagteil (66) abstützt.

3. Spann- und Lösevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken (58) durch eine zu der Spindel (3) gleichachsige kegelstumpf- }° förmige Fläche gebildet wird, deren Scheitelwinkel etwa 140° beträgt.

4. Spann- und Lösevorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungsglied (51) als Spannzange mit zur Längsachse hin federnden Schenkeln (55) ausgebildet ist, die an ihrem Ende einen mit dem Nocken (58) zusammenwirkenden äußeren Vorsprung (57) und einen inneren Vorsprung (56) aufweist, der mit einem konischen Abschnitt (62) des gleitenden Betätigungsgliedes (63) für das Verriegelungsglied (51) zusammenwirkt.

5. Spann- und Lösevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (63) in einem hülsenförmigen Teil (37) der Spannstange (31) axial verschieblich angeordnet ist, mit dem Ende den fest mit der Spannstange (31) verbundenen Anschlagteil (66) beaufschlagt und als Betätigungsglied für das Lösen dient.