DE2450323C3

DE2450323C3 - Werkzeugspannvorrichtung

Info

Publication number: DE2450323C3
Application number: DE2450323A
Authority: DE
Inventors: Horst 8000 Muenchen Lanzenberger
Original assignee: FRIEDRICH DECKEL AG 8000 MUENCHEN
Current assignee: FRIEDRICH DECKEL AG 8000 MUENCHEN
Priority date: 1974-10-23
Filing date: 1974-10-23
Publication date: 1978-12-21
Also published as: ATA756775A; ZA756241B; BE834492A; NO140789C; FR2288579B1; DE2450323B2; FR2288579A1; ES441806A1; BR7506913A; DE2450323A1; IT1050689B; SE7511784L; GB1493898A; CA1026943A; US4011791A; DK461275A; FI752776A; LU73564A1; NO140789B; CH597957A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugspannvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten ArL

Zum Einsetzen eines Werkzeuges in die Spindel wird die Spannzange aus der sie umgebenden Steuerhülse herausgeschoben. Dabei werden die Spannklauen, welche im zurückgezogenen Zustand durch die Hülse zusammengehalten werden, zunehmend mehr freigegeben. Gleichzeitig werden die Klauen durch Spreizeinrichtungen auseinandergespreizt, so daß sie eine für die Ergreifung eines Werkzeugschaftes geeignete Öffnungsstellung einnehmen.

Zum Spannen wird die Spannstange beispielsweise durch Federkraft wieder zurückgezogen, wobei sie die Spannzange mitnimmt. Die Spannklauen geraten dabei zunehmend außer Eingriff mit den Spreizeinrichtungen. Gleichzeitig werden sie durch die Steuerhülse wieder nach innen gedrückt, wobei sie den Werkzeugschaft ergreifen und in die Werkzeugaufnahme der Spindel ziehen. Die Steuerhülse verhindert ein Öffnen der Spannzange unter der auf das Werkzeug übertragenen Spannkraft bzw. unter den im Arbeitsbetrieb auftretenden axialen Arbeitskräften.

Bei einer bekannten Spannvorrichtung der gattungsgemäßen Art ist die Hülse axial feststehend in der Spindel angeordnet (»Machines & Tooling«, Volume XLV No, 2, S, 34/35), Dadurch besteht die Gefahr, daß die Spannvorrichtung beim Spannen eines Werkzeuges blockiert wird, wenn ζ,Β, die Rillenprofile der Spannzange und des Werkzeugschaftes mit ihren Kopfkreisen aufeinandertreffen, so daß sich die Spannzange nicht schließen kann und infolgedessen nicht in die Steuerhülse hineingezogen werden kann.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Spannvorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der ein

ίο Blockieren der Vorrichtung auch bei ungünstigem Zusammentreffen der Rillenprofile von Spannzange und Werkzeugschaft vermieden wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerhülse in Spannrichtung gegen die Kraft einer Feder um einen Betrag verschiebbar ist, welcher etwa der Ganghöhe des Rillenprofils am Werkzeugschaft entspricht

Bei einem Aufeinandertreffen der Kopfkreise der Rillenprofile kann sich die Spannzange zunächst nicht schließen und deshalb nicht in die Hülse gezogen werden. Bei einer Bewegung der Spannhülse in Spannrichtung nimmt diese deshalb die Steuerhülse mit, die ja in Spannrichtung ausweichen kann. Wenn das Rillenprofil der Spannzange sich gegenüber dem des

Werkzeugschaftes so weit verschoben hat, daß es

einrasten kann, schließt sich die Spannzange, und die

Steuerhülse kann sich unter der Kraft der Feder über die Spannzange schieben. Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung ist der Weg der Steuerhülse in Löserichtung dadurch begrenzt,

daß die Steuerhülse in dieser Richtung durch einen oder mehrere radial in die hohle Werkzeugspindel ragende

Arretierstifte gehalten wird In weiterer Ausbildung ist innerhalb der Werkzeug-

aufnahme ein federnder Anschlag für den Werkzeugschaft vorgesehen, gegen den sich dieser beim Einsetzen in die Werkzeugaufnahme zunächst anlegt, bevor er durch die Spannstange zur vollständigen Anlage in der Werkzeugaufnahme gebracht wird. Die Feder dieses Anschlages ist so stark, daß sie durch die beim Einrasten der Spannzange in das Rillenprofn des Werkzeugschaftes, insbesondere auch in dem FaN, in dem zunächst die Kopfkreise der Rillenprofile aufeinanderstehen, wirkenden axialen Kräfte noch nicht überdrückt wird. So wird gewährleistet, daß die Rillenprofile zuerst exakt ineinandergreifen, bevor das Werkzeug vollständig in die Aufnahme gezogen wird und nach Anlage die volle Spannkraft auf Spannzange und Werkzeugschaft wirkt. Außerdem wird durch diesen Anschlag sichergestellt, daß unabhängig von der anfänglichen Konstellation der Rillenprofile zueinander auf jeden Fall ein Spannweg gegeben ist, welcher ausreicht, die Spannzange genügend weit in die Hülse zu ziehen, so daß diese einerseits >n der Lage ist, die Spannzange auch unter Axiallasten geschlossen zu halten, und so daß andererseits die Spannzange bei der Lösebewegung zunächst in geschlossener Stellung einen gewissen Weg macht und den Werkzeugscbaft aus der Aufnahme löst, bevor sie das Werkzeug freigibt.

Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben, Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine Werkzeugspannvorrichlung,

|>^r> F i g. 2 in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus F i g. I im Bereich der Spannzange.

Das in F i g. I dargestellte Ausführungsbeispiel umfaßt eine in einer axial vorschubbeweglich Belagerten

Pinole 10 drehbar gelagerte Werkzeugspindel 12 mit einer konischen Werkzeugaufnahme 14, in die Zr B, ein Werkzeug oder eine Werkzeughalterzange mit einem entsprechend geformten, konischen Werkzeugschaft 16 eingespannt wird. Am oberen Ende des Werkzeugschaftes, bezogen auf die Darstellungsweise gemäß F i g. 1, ist ein Rillenprofil 17, in diesem Fall ein Außengewinde 18, ausgebildet, an welchem die Spannmittel angreifen können, welche den Werkzeugschaft 16 in die Werkzeugaufnahme ziehen.

Diese Spannmittel bestehen im wesentlichen aus einer innerhalb der hohlen Werkzeugspindel 12 angeordneten, axial verschiebbaren Spannstange 20, an deren dem Werkzeugschaft 16 zugewandten Ende die Spannzange 22 mit einem zum Rillenprofil des Werkzeugschaftes passenden Rillenprofil 21, im vorliegenden Fall einem Innengewinde 24, angeordnet ist Die Spannzange ist als doppelt geschlitzte Büchse 23 ausgebildet, so daß lediglich zwei gegenüberliegende, elastisch nach außen biegbare Spannklauen 26, 28 stehen bleiben. Diese Spannklauen 26, 28 werden bei einer Bewegung in Ausstoßrichtung, d. h. im dargestellten Ausführungsbeispiel nach unten, durch einen zwischen die Spannklauen ragenden Stift 30 nach außen gebogen, so daß sie sich über das Außengewinde 18 eines in die Werkzeugaufnahme eingeführten Werkzeugschaftes 16 schieben lassen. Zum Spannen wird die Spannzange 22 zurückgezogen, wobei die Spannklauen wieder außer Eingriff mit dem Stift 30 gelangen, in ihre Normallage zurückfedern und dabei in das Außengewinde 18 des Werkzeugschaftes 16 formschlüssig eingreifen. Bei der weiteren Spannbewegung der Spannstange 20 werden die Spannklauen 26, 28 de: Riegelkopfes durch eine diese umgebende Hülse 32 in ihrer zusammengeklemmten Lage arretiert, so daß die Kopplung des Werkzeugschaftes mit der Spannstange gewährleistet ist

Zum Lösen des Werkzeugschaftes wird die Spannstange 20 mit der Spannzange 22 in Ausstoßrichtung, d. h. in der Zeichnung nach unten, verschoben. Bei der ersten Phase dieser Bewegung werden die Spannklauen 26, 28 von der sie umgebenden Hülse 32 noch zusammengehalten, so daß sie den Werkzeugschaft mitnehmen und aus der Werkzeugaufnahme 14 lösen. Bei der weiteren Ausstoßbewegung werden die Spannklauen 26, 28 von der Hülse freigegeben und sodann mittels das Stiftes 30 auf'espreizt, so daß sie außer Eingriff mit dem Außengewinde 18 kommen und das Werkzeug mit seinem Werkzeugschaft 16 entnommen werden kann.

Fig. 2 zeigt die Werkzeugspannvorrichtung in vergrößerter Darstellung, wobei die rechte Zeichnungshälfte den Werkzeugscheft 16 in gespannter, die linke in gelöster Stellung darstellt. Wie aus F i g. 2 zu ersehen ist, sind an den Spannklauen 26, 28 kreisbogenförmige Führungsflächen 34 ausgebildet, welche mit dem Stift 30 zusammenwirken. Wenn die Spannzange 22 in Ausstoßrichtung bewegt wird, legen sich die Führungsflächen 34 gegen die obere Mantelfläche 36 des Stiftes 30 und werden seitlich ausgelenkt (linke Bildseite). In dieser Stellung kann der Werkzeugschaft 16 eingesetzt werden, ohne daß das Außen- bzw. Innengewinde 18 bzw. 24 miteinander in Eingriff kommen. Um die Aufspreizung der Schenkel 26, 28 auf ein bestimmtes Maß zu beschränken, ist der Stift 30 seitlich im Bereich 38 abgeflacht. Die Spannklauen haben damit etwa nach Erreichen der in Fig. 2, linke Bildseite, gezeigten Stellung ihre größte seMche Auslenkung erreicht.

Zum Spannen wird die Spannstange 20 mit Spannzange 22 nach oben verschoben, wobei die Spannklauen 26, 28 in ihre Normallage zurückfedern und das Innengewinde 24 in das Außengewinde 18 des Werkzeugsehaftes formschlüssig eingreift (rechte Bildseite), Bei der weiteren Bewegung der Spannzange 22 in Spannrichtung kommen konische Führungsflächen 40 auf der Außenseite der Spannzange in Eingriff mit entsprechenden Führungsflächen 42 der Hülse 32, so daß die

ίο Spannklauen 26, 28 nach innen zusammengeklemmt werden, bis sie in die Hülse 32 hineingezogen werden können.

Wie bereits weiter vorne beschrieben, vollzieht sich der Ausstoßvorgang in umgekehrter Weise. Die Spannzange 22 bewegt sich nach unten. Obwohl auf Grund der Flankenneigung des dargestellten Sägegewindes die Spannklauen 26, 28 bei der Ausstoßbewegung die Tendenz haben, sich aufzuspreizen, werden sie bei der ersten Phase dieser Bewegung durch die Hülse

μ 32 zusammengehalten, so daß das Werkzeug festgehalten und durch die Ausstoßbewep'mg der Spannstange aus der Werkzeugaufnahme gelöst wird. Erst in der zweiten Phase, nachdem die Spannklauen 26,28 von der Hülse 32 freigegeben sind, werden diese durch den Stift 30 aufgespreizt, so daß das Werkzeug mit seinem Werkzeugschaft 16 herausfallen oder entnommen weru'en kann.

Um ein Verklemmen der Spannvorrichtung beim Einsetzen des Werkzeuges zu verhindern, ist die Hülse

ω 32 in axialer Richtung gegen die Kraft einer Feder 44 verschiebbar in der Werkzeugspindel 12 gelagert Wenn beispielsweise im Augenblick des Eingreifens der beiden Gewinde 18, 24 jeweils zwei Gewindegänge mit ihrem Außendurchmesser aufeinanderstehen, kann die Hülse 32 bei der Spannbewegung zunächst mit der Spannzange 22 zusammen nach oben ausweichen, ohne die Spannklauen 26, 28 zusammenzuklemmen, bis die Gewinde einrasten. Sobald die Spannklauen dann ihre geschlossene Lage eingenommen haben, kann die Hülse 32 durch die Kraft der Feder 44 wieder in ihre unterste Lage geschoben werden, wo sie auf einem Arretierstift 46 aufliegt

Die Verwendung der verschiebbaren Hülse 32 führt dazu, daß je nach Konstellation der Rillenprofile zueinander der Spannweg der Spann&iange unterschiedlich groß wird, so daß die Spannklauen 26, 28 unterschiedlich weit in die Hülse 32 hineingezogen werden. Da der größtmögliche Spannweg aus baulichen Gründen stark beschränkt ist (z. B. Abmessungen der Spannfeder 38), ergibt sich für den anderen Grenzfall ein derart geringer Spannweg, daß die Spannklauen 26, 28 nur noch in »ehr geringem Maße in die Hülse 32 hineinragen würden, wenn der Werkzeugschaft nach dem Einführen direkt auf der Aufnahme anliegen würde.

r> At/gesehen von der hohen Flächenpressung infolge der geringen Berührungsfläche zwischen Hi'lse und Spannklauen besteht dann beim Lösen des Werkzeuges die Gefahr, daß die Spannklauen 26, 28 durch die Hülse 32 schon freigegeben werden und sich öffnen, bevor das im

wi Spindelkonus festsitzende Werkzeug gelöst ist.

Ein sicheres Lösen des Werkzeugschaftes 16 aus der Werkzeugaufnahme 14 ist nur gewährleistet wenn die Spannklauen 26, 28 der Spannzange 22 in der beschriebenen ersten Phase der Ausstoßbewegung von

''■> der Hülse 32 zusammengehalten werden, d. h. also bei der Spannbewegu.ig genügend weit in diese hineingezogen worden sind. Es ist deshalb ein federnder Anschlag 49 voreesehen. welcher verhindert HaQ Has Wprlr^pnu

16 bereits beim Einführen in die Werkzeugaufnahme zur Anlage an die Wände der Werkzeugaufnahme kommt, so daß immer ein ausreichender Spannweg gegeben ist. Im Falle einer konischen Werkzeugaufnahme gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser federn- ■; de Anschlag 49 als seitlich in die Werkzeugaufnahme ragender, durch eine Feder 30 radial nach innen belasteter Anschlagstift 52 ausgebildet, welcher beim Spannen des Werkzeuges radial nach außen ausweichen kann.

Der Stift 30 sowie der Arretierstift 46 werden vor dem Einbau der Werkzeugspindel 12 in diese eingesetzt. Sie sind in Fig. 2, linke Bildseite, nochmals um 90" verdreht in Seitenansicht dargestellt.

Der übrige Aufbau der Wcrkzeugspindel 12, ihr Antrieb über die Pinole 10 und in diese eingreifende Zahnräder 46, 48 sowie ihr Drehantrieb über Kegelräder 54,56 sind von herkömmlicher Art und deshalb nicht näher beschrieben. Die Betätigung für die axiale Spann- und Lösebewegung der Spannstange 20 kann in bekannter Weise, z. B. mechanisch, hydraulisch oder elektromagnetisch erfolgen, wie ebenfalls nicht näher dargestellt zu werden braucht. Vorzugsweise wird die Sipannstange in Spannrichtung durch Spannfedern 58 belastet und gegen die Kraft dieser Spannfedern von Hand oder motorisch gelöst (F i g. i).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. WerkzeMgspannvorrichtung mit einer in der Werkzeugspindel axial verschiebbar gelagerten Spannstange, einer an der Spannstange angeordneten Spannzange mit mehreren elastisch aufspreizbaren Spannklauen, sowie einer die Spannzange umgebende Steuerhülse, welche diese bei der Spannbewegung der Spannzange zusammendrückt, wobei die Spannklauen mit einem mehrrilligen Innenprofil in ein dazu komplementäres Rillenprofil am Werkzeugschaft eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerhülse (32) in Spannrichtung gegen die Kraft einer Feder (44) um einen Betrag verschiebbar ist, welcher etwa der Ganghöhe des Rillenprofils (17) am Werkzeugschaft (16) entspricht

2. Werkzeugspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerhülse (32) in Ausstoßrichtung durch einen oder mehrere radial in die hohle Werkzeugspindel (12) ragende Arretierstifte (46) gehalten wird.

3. Werkzeugspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein federnder Anschlag (49) für den Werkzeugschaft (16) vorgesehen ist, gegen den sich dieser beim Einsetzen in die Werkzeugaufnahme (14) zunächst anlegt, bevor er durch die Spannstange (20) zur vollständigen Anlage in der Werkzeugaufnahme gebracht wird.

4. Werkzeugspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag Γ/ι3) als seitlich in die Werkzeugaufnahme (14) ragender, durcb eine F»der (SO) radial nach innen belasteter Anschlagstift (52) ausgebildet ist, welcher bis in eine vollständig in die Wandkontur der Werkzeugaufnahme zurückgezogene Lage drückbar ist