DE3529181A1

DE3529181A1 - Spannvorrichtung fuer werkzeuge

Info

Publication number: DE3529181A1
Application number: DE19853529181
Authority: DE
Inventors: Werner Babel
Original assignee: Maho Werkzeugmaschinenbau Babel and Co
Current assignee: Maho AG
Priority date: 1985-08-14
Filing date: 1985-08-14
Publication date: 1987-02-26
Also published as: US4704056A; EP0212388A3; EP0212388A2; JPS6239144A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ein spannen von Werkzeugen in der Spindel einer Werkzeug maschine, bestehend aus einer zentral in der Spindel angeordneten Spannzange mit Greifbacken am vorderen Ende, aus einem in der Spindel angeordneten Federpaket und aus einem die Kraft des Federpakets überwindenden Mechanismus zum Öffnen der Spannzange.

Zum Einspannen von Werkzeugen bzw. ihrer Spann kegel in den Spindeln von z. B. Fräs- und Bohrmaschi nen werden Vorrichtungen verwendet, deren Einzelteile direkt in die Spindel eingebaut sind und mit dieser mitlaufen. In einer zentralen Längsbohrung der Spindel ist axial verschiebbar eine sog. Spannzange angeordnet, die an ihrem freien Ende Greiferklauen zum Erfassen der Werkzeugaufnahme trägt. Die radial vorstehenden Außen flächen der Greiferklauen sind schräg und wirken mit Konusflächen in der Spindel zusammen. Durch eine Längs bewegung der Spannzange werden die Greiferklauen zuge stellt oder gespreizt, um die in die Kegelöffnung der Spindel eingeführte Werkzeugaufnahme (ISO-Kegel) fest zuklemmen oder freizugeben. Zum Erhalt der Zustellbe wegung und der notwendigen relativ hohen Klemmkräfte ist um die Spannzange im Inneren der Spindel ein Feder paket angeordnet, das auf ein am Schaft der Spannzange befestigtes Druckstück einwirkt und auf die Spannzange ständig eine in Schließrichtung der Greiferklauen wir kende Kraft ausübt. Zum Aufspreizen der Greiferklauen zwecks Freigabe des Werkzeugs dient eine am Ende der Spannzange in der Spindelbohrung angeordnete hydrauli sche Kolben-Zylinder-Einheit, deren Kolben bei Beauf schlagung mit Druckflüssigkeit die Spannzange gegen die Kraft des Federpakets axial in der Spindelbohrung verschiebt und dabei die unter radialer Vorspannung stehenden Greifklauen spreizt. Nachteilig bei dieser Art von Spannvorrichtungen sind u. a. die technisch aufwendige Zu- und Ableitung der Druckflüssigkeit zu und von der mit der Spindel umlaufenden Kolben-Zylin der-Einheit, die durch diese bedingte Baulänge der Spindel, die Belastungen der Spindellager beim Betäti gen der Spannzange und schließlich die Notwendigkeit einer zusätzlichen Vorrichtung für die genaue Spindel orientierung und -festlegung in der für den automati schen Werkzeugwechsel notwendigen Winkelstellung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannvorrich tung für Werkzeuge zu schaffen, die die o. g. Nachtei le bekannter Ausführungen nicht aufweist und die eine Vereinfachung der gesamten Spindelkonstruktion ermög licht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Mechanismus zum Aufspreizen der Greiferklauen und damit Freigeben des Werkzeugs neben der Spindel im Spindelstock angeordnet ist und einerseits an einem aus der Spindel herausragenden Teil des Druckstücks und zum anderen an der Spindel angreift.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Druck flüssigkeit nicht mehr der mitlaufenden Kolben-Zylin der-Einheit zugeführt werden muß, so daß Dichtungsproble me praktisch nicht mehr auftreten können. Durch den ge meinsamen Angriff am Druckstück und an der Spindel er gibt sich beim Werkzeugwechsel ein in sich geschlosse nes Kraftsystem ohne Axialbelastung der Spindellager, die somit einfacher ausgelegt bzw. kleiner dimensioniert werden können. Da der Mechanismus außerhalb der Spindel an einer günstigen Stelle im Spindelstock montiert ist, kann er neben der Erzeugung der Spreizbewegung der Greiferklauen auch noch die Funktion der genauen Spin delorientierung zum automatischen Werkzeugwechsel er füllen, wozu bisher eine gesonderte konstruktiv aufwen dige Einrichtung notwendig war.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Er findung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Spindel im Axialschnitt;

Fig. 2a-c verschiedene Betätigungsstellungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Spindel 1 ist in Lagern 2 in einem Spindelstock 3 gelagert und wird von einem - nicht dargestellten - Motor angetrieben. In eine kegelförmige Ausnehmung 4 im vorstehenden Spindelkopf 5 wird das jeweilige Werkzeug eingesetzt und mittels einer Spannzange 6 gesichert, deren Greifklauen 7 die Spannmutter des Werkzeugkegels umgreifen. Zwischen den beiden Lagerpaaren 2 sind eine äußere Distanzbuchse 9 und eine innere Hülse 8 angeordnet, die die Spindel 6 im verdickten Mittelteil umgeben. Die Lagerkonstruk tion wird durch einen Ring 10 gesichert, der auf dem Ende des verdickten Mittelteils 11 der Spindel 1 auf geschraubt ist. Im Spindelkopf 5 sind Kanäle 12 vorge sehen, die von außen in den Aufnahmeraum 13 der Greif klauen 7 führen.

In einer zentralen Längsbohrung 25 der Spindel 1 ist die Spannzange 6 längsverschiebbar angeordnet. Die Greifklauen 7 der Spannzange 6 sind mit ihrem hinteren balligen Ende 14 in einer Nut 15 eines mehrteiligen Kopfstücks schwenkbar gelagert. An ihrem vorderen Teil weisen die Greifklauen 7 schräge Außenflächen 17 auf, die in der dargestellten Lage mit einem Ringbund 19 an der Umfangsfläche des Aufnahmeraumes 13 zur Erzeugung der Öffnungs- bzw. Schließbewegung der Greifklauen 7 bei einer Längsverschiebung der Spann zange 6 zusammenwirken. Der zylindrische Zangenkopf 24 ist in einer zentralen Längsbohrung 25 der Spindel 1 geführt und am vorderen Ende 22 eines Schaftes 26 be festigt. Der Schaft 26 erstreckt sich in der Spindel achse durch die Bohrung einer Druckscheibe 27 und ist mit seinem hinteren Ende an einem zylindrischen Führungs glied 28 fest verbunden. Zwischen der an einer Ringschulter 29 in der Längsbohrung 25 abgestützten Druckscheibe 27 und dem Führungsglied 28 ist ein Tellerfederpaket 30 ange ordnet, das die Schließkraft der Spannzange 6 erzeugt. Das Führungsglied 28 ist mit seinem hinteren Ende an einem zylindrischen Druckstück 31 befestigt, das be grenzt längsverschiebbar und drehfest im hinteren hohlen Endteil der Spindel 1 angeordnet ist. Ein radial im Druckstück 31 sitzender Bolzen 32 durchragt mit seinen beiden Enden je ein längsgerichtetes Lang loch 33 in der Spindel 1 und dient zur Befestigung und Führung eines Druckrings 34, der im Gleitsitz auf der Spindel 1 sitzt. Unmittelbar vor den beiden diame tral gegenüberliegend angeordneten Langlöchern 33 ist außen auf der Spindel 1 ein Außenring 35 befestigt.

Die Vorrichtung zum Öffnen der Spannzange 6 und zum genauen Fixieren der Spindel 1 in der für den Werk zeugwechsel geeigneten Winkellage enthält eine quer zur Spindel angeordnete Zange 40, die mit einem ihrer Betätigungshebel 41 seitlich neben der Spindel 1 im Spindelstock 3 über ein Gelenk 42 aufgehängt ist. Am Ende des anderen Betätigungshebels 43 greift die Stan ge 44 einer Kolben-Zylinder-Einheit 45 an, deren Zy linder gelenkig im Spindelstock 3 festgelegt ist. Der erste Betätigungshebel 41 ist einstückig mit einem Mittelsteg 46 und einem Bügel 47 ausgeführt, welcher die Spindel 1 außen mit Abstand umgreift und an seinen beiden Enden feinbearbeitete Nasen 48 auf weist. Diese Nasen 48 greifen mit ihren seitlichen Schrägflächen in je einen stirnseitigen Ausschnitt 49 im Außenring 35 ein, um die stillgesetzte und vorausgerichtete Spindel 1 unmittelbar vor jedem Werk zeugwechsel genau auszurichten und während des Werk zeugwechsels gegen Verdrehung zu sichern.

Der aus dem zweiten Betätigungshebel 43 und einem die Spindel 1 umgreifenden Druckbügel 50 gebildete Zangenteil ist über ein Gelenk 51 am Ende des Mittel stegs 46 schwenkbar mit dem ersten Zangenteil 41, 47 verbunden. An den beiden Enden des Druckbügels 50 sind Nasen 52 ausgebildet, deren Ballenfläche gegen die hin tere Stirnfläche des Druckringes 34 beim Betätigen der Spannzange 6 andrückt.

Die Funktion der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung wird im folgenden anhand der Fig. 2a-c beschrieben.

In der in Fig. 2a gezeigten Grundstellung befin det sich die Spannzange 6 unter der Wirkung des Teller federpakets 30 in ihrer geschlossenen Stellung, in wel cher ein Werkzeug in der kegelförmigen Ausnehmung 4 im Spindelkopf 5 festgespannt ist. Wie ersichtlich, ist die Zange 40 geöffnet und die Nasen 48 sind mit den diametral gegenüberliegenden Ausschnitten 49 außer Eingriff, so daß die Spindel 1 drehen kann. Zum Ein- und Ausbau, d. h. zum Wechseln, eines Werk zeuges wird die Spindel 1 im Langsamlauf in eine der festgelegten Wechsellage nahe Winkelstellung gebracht, in welcher die beiden Ausschnitte 49 im Außenring 35 den Nasen 48 gegenüberliegen (vgl. Fig. 2a). Durch Be aufschlagen der Kolben-Zylinder-Einheit 45 mit einem Druckmittel ergibt sich eine Zwischenstellung gemäß Fig. 2b, in der die Nasen 52 an den beiden Enden des Bügels 50 an dem Druckring 34 anliegen und die Nasen 48 in die Ausschnitte 49 eingreifen. Dieser Eingriff führt ggf. zu einer geringfügigen Verdrehbewegung der Spindel und zu ihrer genauen Fixierung in der Wechsel stellung. Bei einer weiteren Beaufschlagung der Kol ben-Zylinder-Einheit 45 werden durch die beiden Bügel 47 und 50 der Zange 40 der Druckring 34 und der auf der Spindel 1 befestigte Außenring 35 bis zu der in Fig. 2c gezeigten gegenseitigen Anlage aufeinanderzubewegt, was durch die hängende Anlenkung der Zange 40 im Spindel stock ermöglicht wird. Diese Bewegung erfolgt unter Überwindung der Kraft des Tellerfederpaketes 30 und führt zu einer relativen Längsverschiebung der Spann zange 6 in der Spindel 1. Die Längsverschiebung wird in eine radiale Schwenkbewegung der Greifbacken 7 umgesetzt, nach deren Ablauf das Werkzeug manuell oder automatisch ausge baut und gegen ein anderes ersetzt werden kann. Nach dem Einsetzen des neuen Werkzeugs wird die Kolben- Zylinder-Einheit 45 entlastet und die Spannzange 6 nimmt unter der Wirkung des Tellerfederpakets 30 die Grundstellung nach Fig. 1 und 2a ein.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Aus führung beschränkt. So kann die Zange 40 auch bei Spindeln anderer Konstruktion eingesetzt werden, so lange bei diesen die Spannzange zum Freigeben und Festziehen des Werkzeugs axial relativ-verschiebbar in der Spindel angeordnet ist. Wesentlich ist, daß durch den äußeren Angriff der Kräfte zur Überwindung der Spannkräfte des Tellerfederpakets die Zufuhr von Druckflüssigkeit in die Spindel vermieden wird und die Spindel in die vorgegebene Wechselposition orientiert und festgelegt werden kann, was u. a. durch die hängende Gelenkanordnung der Zange 40 ermöglicht wird.

Claims

1. Vorrichtung zum Einspannen von Werkzeugen in der Spin del einer Werkzeugmaschine, bestehend aus einer zen tral in der Spindel angeordneten Spannzange mit Greif backen am vorderen Ende, aus einem in der Spindel ange ordneten Federpaket und aus einem die Kraft des Feder pakets überwindenden Mechanismus zum Öffnen der Spann zange, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus (40) seitlich neben der Spindel (1) bewegbar angeordnet ist und außen an der Spannzan ge (6) und an der Spindel (1) angreift.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus als Zange (40) ausgebildet ist, die mit einem Betätigungshebel (41) im Spindelstock (3) schwenkbar angelenkt ist und an deren anderem Betäti gungshebel (43) eine Kolben-Zylinder-Einheit (45) an greift.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Greifbügel (47) der Zange (40) an einem Außenring (35) an der Spindel (1) und der andere Greif bügel (50) an einem Druckstück (34, 31) der Spannzange (6) angreift.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das am zentralen Schaft (26) der Spannzange (6) be festigte Druckstück (31) drehfest und axial verschieb bar in der Spindel (1) geführt ist und einen Druckring (34) für den Angriff des Greifbügels (50) der Zange (40) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (34) mit dem Druckstück (31) durch einen Querbolzen (32) verbunden ist, welcher zwei in der Spindel (1) diametral gegenüberliegend angeordnete Langlöcher (33) durchragt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Spindel (1) eine Zentrierkerbe (49) vorge sehen ist, in die eine Nase (48) am Ende des zugehöri gen Zangenbügels (47) eingreift.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Spindel (1) angreifende Zangenteil einen mittleren Steg (46) aufweist, an dessen freiem Ende der andere Zangenteil (43, 50) über ein Gelenk (51) ange lenkt ist.