DE3621798A1 - Befestigungsvorrichtung an einer werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Befestigungsvorrichtung an einer Werkzeugmaschine für das Festspannen resp. Freigeben eines Anbau-Zusatzgerätes, z. B. eines Winkelfräskopfes, zur zeitweiligen Antriebsverbindung mit der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine. Das Andocken eines Anbau-Zusatzgerätes kann dabei von Hand und/oder automatisiert in Wirkzusammenhang mit einer in der Nähe der Werkzeugmaschine bringbaren oder sich dabei befindlichen Ablegeeinrichtung, auf der die Anbau-Zusatzgeräte antriebsparallel zur Arbeitsspindelumlaufachse angeordnet und gehalten sind, erfolgen.

Nach DE-AS 22 12 875 ist eine Vorrichtung zum Festspannen, Lösen und Auswechseln von Werkzeugköpfen an den Spindelkasten einer Schwerwerkzeugmaschine, insbesondere an einer Bohr- und Fräsmaschine bekannt. Zum Anflanschen eines Werkzeugkopfes an den Spindelkasten einer derartigen Werkzeugmaschine, auch zur Verwendung bei Schwerwerkzeugmaschinen, die die Arbeitsspindel ausfahrbar in einer Traghülse gelagert hat, ist das Werkzeugkopfdrehgehäuse mit einem die Arbeitsspindel frei umschließenden Vorrichtungsgrundkörper verbunden, der axial bewegbare federbelastete Spannbolzen mit Widerlagerköpfen trägt, diese durch Langlochdurchbrüche in einem am Spindelkasten axialdrehbar gelagerten Klemmstellring greifen und der Werkzeugkopf so bei entsprechender Klemmringstellung durch Tellerfedernpakete gehalten ist. In erfinderischer Modifikation dazu sind technische Lösungen weiterentwickelt nach WP B 23 Q/2 68 976 und WP B 23 Q/2 74 618.

Jede dieser Vorrichtungen zum Festspannen, Lösen und Auswechseln von Werkzeugköpfen hat als tragendes Konstruktionselement einen unbewegbar die Arbeitsspindel längs erstreckt umhüllenden Vorrichtungsgrundkörper. Und dieser hülsenförmige Tragkörper ist entsprechend den Raumverhältnissen bzw. der Baugröße der Werkzeugmaschine in massebringenden Dimensionen ausgeführt.

Für das Festspannen eines zusätzlichen Winkelfräskopfes oder eines anderen Zusatzzubehörs an die Pinole einer Werkzeugmaschine, z. B. einer Bohr- und Fräsmaschine ist eine Einspannvorrichtung nach DE-OS 34 01 128 A1 bekannt, wobei in Weiterentwicklung nach DE-OS 23 56 799 und in Verbindung mit einem Werkzeuge- und Zusatzgeräte tragenden Magazin die Einspannvorrichtung in Mehrfachanordnung in der Pinole durch federbelastete Haltezapfen diese Werkzeuge bzw. Zusatzgeräte aufnimmt und nach einer Drehbewegung um 90° Drehwinkel des Haltezapfens bzw. des Gegenlagers dieselben mit Federkraft an die Pinole flanschanliegend festspannt.

Der nach der Charakteristik der bekannten Lösungen für das Festspannen resp. Freigeben eines Anbau-Zusatzgerätes an Werkzeugmaschinen bei großen Aggregaten entsprechend erforderlicher massiger und raumgreifender hülsenförmiger Tragkörper einer derartigen Befestigungsvorrichtung ist begründet in der direkten Zuordnung als Adapter für das Zentrieren sowie für das Tragen als auch für die Bedienelementenreihe der Anbau-Zusatzgeräte in Bezug zur Arbeitsspindel und dem Spindelkopf der Werkzeugmaschine. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in der Handhabung einfache Befestigungsvorrichtung zum Festspannen resp. Freigeben von Anbau-Zusatzgeräten, insbesondere auch für größere Aggregate, unter Berücksichtigung der Gegebenheiten für die Anwendung der technischen Lösung dieser Aufgabe an einer Bohr- und Fräsmaschine und der Voraussetzung des Aufbringens einer hohen Spannkraft für das Festspannen eines Anbau-Zusatzgerätes, zu konzipieren, die keine die Arbeitsspindel/Spindelnase der Werkzeugmaschine umhüllende, dabei die Anbau-Zusatzgeräte zur Arbeitsspindel achszentrierend spannende Konstruktionselemente aufweisen, dem Grunde nach aber eine exakte Zentrierung der Aggregate-Antriebsachse zur Arbeitsspindelachse und ein sicheres Halten sowie Festspannen/Lösen der Anbau-Zusatzaggregate an die Werkzeugmaschine gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit Vorzug zur Anwendung an einer Bohr- und Fräsmaschine in erfinderischer Weiterentwicklung und Modifikation einer Einrichtung zum automatischen Spannen und Lösen von Werkzeugträgern nach DD-WP B 23 B/2 84 668 (Hinterlegung vom 29.06.1984) sowie in Anlehnung an die Anordnung von Gestaltungselementen eines Werkzeughalters für Bohr-, Fräs- und dgl. Werkzeugmaschinen nach DE-PS 33 06 825 / B 23 B - 31/06/ dadurch gelöst, daß mehrere gleichartige, automatisch betätigbare Einzel-Spann-/Löseeinrichtungen in ausgewählter Anordnung rückwärtig einer an eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Bohr- und Fräsmaschine, zur Arbeitsspindelachse zentrierbar anbringbaren Adapterplatte befestigt sind, an diese Einzel-Spann-/Löseeinrichtungen durch die Adapterplatte hindurchgreifend ein Anbau- Zusatzgerät mit seiner Antriebsachse koaxial zur Arbeitsspindelachse der Werkzeugmaschine gemeinsam aufgenommen und in gemeinsamer Spannstellung der Einzel-Spann-/Löseeinrichtungen das Anbau-Zusatzgerät flanschanliegend gegen die Adapterplatte mit vervielfachter Spannkraft festgehalten ist. Wesentlich dabei ist, daß im Vorrichtungsgrundkörper einer jeden Einzel-Spann-/Löseeinrichtung konzentrisch um die Schiebehülse und dem Bündel der Spannsegmenthaken angeordnet, mehrere Tellerfedernpakete gemeinsam auf einer Zugankerplatte, an der zentrisch ein Zuganker angebracht ist, abgestützt und gehalten sind. Des weiteren auf der Zugankerplatte sowie stirnplanseitig in der Schiebehülse angeordnet, mehrere Elastikelemente gemeinsam abgestützt und gehalten sind. Im Wirkzusammenhang des Festspannens resp. des Freigebens, die Zugankerplatte dazu als Flachkolben gestaltet, radial in einem Vorrichtungsgrundkörperdeckel als Zylinder dichtgehend geführt, axial von einem Druckmedium von außen durch einen Kanal beaufschlagbar, im Spielbereich mehrerer Hubbegrenzungsbolzen längsachsverschiebbar angeordnet ist. Sowie die Schiebehülse außenperipher als Ringkolben gestaltet, radial im Vorrichtungsgrundkörper als Zylinder dichtgehend geführt, axial von einem Druckmedium von außen durch einen Kanal beaufschlagbar, im Spielbereich der Zugankergrundplatte und einem Führungsabschlußdeckel längsachsverschiebbar angeordnet ist.

Die Befestigungsvorrichtung kennzeichnet, daß die analog der Einrichtungen zum Spannen/Lösen von Werkzeugträgern verwendeten Spannsegmenthaken in ihrer Längserstreckung außenseitig an dem einen Ende rittlings aufsitzend mit einer Sicherungsgleitfläche und am anderen Ende mit einer Steuerungsnase, sowie innenseitig freigespart mit zwei einander zugewandten Innenschultern gestaltet sind. Weiterhin kennzeichnet die Erfindung, daß kohärent mit dem Zuganker sowie dem Bündel der Spannsegmenthaken an jedem festzuspannenden Anbau-Zusatzgerät jeweils in Achsflucht ein Anzugbolzen angeordnet und befestigt ist. In Mehrfachanwendung der Befestigungsvorrichtung kennzeichnet dieselben, daß sie komplementär der Anordnung der Anzugsbolzen an den festzuspannenden Anbau-Zusatzgeräten an einer Adapterplatte, die fest mit der Werkzeugmaschine verbindbar ist, angeordnet und befestigt sind.

Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind:
- keine Veränderung an Konstruktionsteilen der vorgesehenen Werkzeugmaschine zum Zweck der Anpassung an den technischen sowie funktionellen Einsatz der Vorrichtung,
- längsachsgedrungene Bauweise der Vorrichtung durch radiale zentrische Anordnung der Funktionselemente derselben,
- genaue Achsflucht der Antriebselemente der Anbau-Zusatzgeräte in Bezug zur Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine durch das Fehlervermitteln der Einzelzentrierungen in Mehrfachanwendung der Befestigungsvorrichtung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Auf der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1: einen Längsaxialschnitt durch die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung an einer Werkzeugmaschine,

Fig. 2: einen Längsaxialschnitt durch eine Einzel-Spann-/ Löseeinrichtung der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung.

Nach Fig. 1 befindet sich in einer Werkzeugmaschine 101 des Arbeitsspindellagers 105 und herausragend aus dem Spindelkasten daran die Spindelnase 102. Auf dieser Spindelnase 102 ist zentriert aufgenommen eine die erfindungsgemäß die Einzel- Spann-/Löseeinrichtungen 103 tragende Adapterplatte 12 angeordnet und an der Werkzeugmaschine 101 befestigt. Ein Anbau-Zusatzgerät 6, hier ein Winkelfräskopf, ist flanschanliegend auf der Adapterplatte 12 mit seiner Antriebsachse 6.1 zur Arbeitsspindelachse 104 fluchtend an derselben zentriert und das Anbau-Zusatzgerät 6 ist hindurchgreifend durch die Adapterplatte 12 mittels der Zuganker 1.1 sowie der nicht dargestellten Bündel von Spannsegmenthaken 2 in den Einzel-Spann-/Löseeinrichtungen 103 jeweils an Anzugsbolzen 3 der Anbau-Zusatzgeräte 6 gespannt bzw. freigegeben.

Nach Fig. 2 befindet sich in jedem der Einzel-Spann-/Löseeinrichtungen 103 in einem Vorrichtungsgrundkörper 11, der mit Verbindungselementen 11.4 an einer Adapterplatte 12 befestigt ist, umfaßt von einem Vorrichtungsgrundkörperdeckel 11.1, der mit Verbindungselementen 11.5 ortsfestgehalten ist, eine Zugankerplatte 1, die achszentrisch einen Zuganker 1.1 trägt. Rings um diesen Zuganker sind mehrere Spannsegmenthaken 2 angeordnet, die außenperipher rittlings an dem einen Ende eine Steuerungsnase 2.2 sowie innenseitig eine Aussparung mit zwei gegeneinander gerichtete Innenschultern 2.3; 2.4 aufweisen. In Achsflucht zum Zuganker 1 ist im festzuspannenden Anbau- Zusatzgerät 6 je ein Anzugbolzen 3 angeordnet und befestigt. Das Bündel der Spannsegmenthaken 2 umschließt eine Schiebehülse 8, der stirnplanseitig radial angeordnet mehrere Elastikelemente 9 aufsitzen, die sich in der Zugankergrundplatte 1 abstützen. Desgleichen befinden sich radial um den Zuganker 1.1 angeordnet in Vorrichtungsgrundkörper 11 gelagert und gegenüber der Zugankergrundplatte 1.1 abgestützt mehrere Tellerfedernpakete 4, die von Hubbegrenzungsbolzen 5 gehalten sind. In den zylindrischen Freiraum zwischen der Zugankerplatte 1.1 und dem Vorrichtungsgrundkörperdeckel 11.1 mündet ein Druckmedienkanal 7 und desgleichen mündet in den ringförmigen Freiraum zwischen der Schiebehülse 8 und dem Vorrichtungsgrundkörper 11 ein Druckmedienkanal 10. Letzterer Freiraum ist von einem Führungsabschlußdeckel 11.2 begrenzt, der im Vorrichtungsgrundkörper 11 von Verbindungselementen 11.5 ortsfest gehalten ist.

Die Befestigungsvorrichtung funktioniert wie folgt:
In der Spannstellung (Fig. 1), wobei die Spannsegmenthaken 2 jeweils mit ihrer Innenschulter 2.3 den Anzugbolzen 3 des gegen die Adapterplatte 12 festzuspannenden Anbau-Zusatzgerätes 6 hintergreifen und mit ihrer Innenschulter 2.4 den Zuganker 1.1, der fest mit der Zugankergrundplatte 1 verbunden ist, wirken die Tellerfedernpakete 4, gehalten und geführt von Hubbegrenzungsbolzen 5, mit potentieller Federkraft gegen die Zugankergrundplatte 1. Damit spannt der Zuganker 1.1 über die Spannsegmenthaken 2 das Anbau- Zusatzgerät 6 am Anzugbolzen 3 gegen die Adapterplatte 12 fest. Die Schiebehülse 8 ist dabei zugleich von den Elastikelementen 9 gegen den Ringanschlag im Führungsabschlußdeckel 11.2 angelegt und in Bewegungsverlauf innenperipher gegenüber den Sicherungsgleitflächen 2.1 in Kontakt gebracht, was ein unbeabsichtigtes "Öffnen" der Spannsegmenthaken 2 verhindert resp. sichert. In die Lösestellung gebracht wird die Befestigungsvorrichtung, indem sowohl durch den Druckmedienkanal 7 als auch 10 Druckkraft eingeleitet wird. Im zylindrischen Freiraum im Vorrichtungsgrundkörperdeckel 11.1 wirkt diese Druckkraft gegen die als Flachkolben gestaltete und dort dichtgehend geführte Zugankerplatte 1 und bewegt sich (vergleiche Fig. 1), die Tellerfedernpakete 4 kraftpotentiell belastend, nach links. Der Zuganker 1.1 löst sich von jeder Innenschulter 2.4 der Spannsegmenthaken 2, nimmt diese am Anschlag aber bis zur Anlage der Steuernasen 2.2 innenperipher der Schiebehülse 8 mit, wegbegrenzt gegenüber dem Vorrichtungsgrundkörper 11 durch die Hubbegrenzungsbolzen 5, die mit der Zugankergrundplatte 1 fest verbunden sind.

Im ringzylindrischen Freiraum um die Schiebehülse 8 wirkt die Druckkraft, die durch den Druckmedienkanal 10 ansteht, gegen die dort als Ringkolben geschaltete und im Vorrichtungsgrundkörper 11 dichtgehende Schiebehülse 8 und dieselbe bewegt sich (vergleiche Fig. 1!) nach rechts, dabei die Spannsegmenthaken 2 an den Stellen der Sicherungsgleitflächen 2.1 freigebend. Über die Steuerungsnasen 2.2 und einer entsprechenden Steuerringfläche in der Schiebehülse 8 öffnen sich die Spannsegmenthaken 2; das Anbau-Zusatzgerät 6 wird am Anzugsbolzen 3 aus der Befestigungsvorrichtung freigegeben.

Bemerkenswert ist, daß der benötigte Spann-Lösehub an den Tellerfedernpaketen 4 gering gehalten ist, da die Axialwege der Zugankergrundplatte 1 sowie der Schiebehülse 8 sowohl zur Spannstellung, als auch zur Lösestellung der Befestigungsvorrichtung hin, erfindungsgemäß in ihren Bewegungsrichtungen stets entgegengesetzt gerichtet sind. Damit ist die Befestigungsvorrichtung von niedriger Bauhöhe und auch für ein Auf- oder Einspannen von Werkstücken und dergleichen auf den Tisch einer Werkzeugmaschine z. B. geeignet.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
1    Zugankergrundplatte
1.1   Zuganker
2    Spannsegmenthaken
2.1   Sicherungsgleitfläche
2.2
2.3
2.4   Innenschulter
3    Anzugsbolzen
4    Tellerfedernpaket
5    Hubbegrenzungsbolzen
6    Anbau-Zusatzgerät
6.1   Antriebsachse
7    Druckmediumkanal
8    Schiebehülse
9    Elastikelement
10   Druckmediumkanal
11   Vorrichtungsgrundkörper
11.1  Vorrichtungsgrundkörperdeckel
11.2  Führungsabschlußdeckel
11.3
11.4  Verbindungselemente
11.5
12   Adapterplatte
101  Werkzeugmaschine
102  Spindelnase
103  Einzel-Spann-/Löseeinrichtung
104  Arbeitsspindelachse
105  Arbeitsspindellager

Claims (4)

1. Befestigungsvorrichtung an einer Werkzeugmaschine, vorzugsweise der Art einer Bohr- und Fräsmaschine, dabei mehrere Einzel-Spann-/Löseeinrichtungen im Wirkzusammenhang miteinander zum Festspannen resp. Freigeben eines Anbau-Zusatzgerätes, beispielsweise eines Winkelfräskopfes, für eine zeitweilige Antriebsverbindung mit der Arbeitsspindel, wobei in jeweils den Einzel-Spann-/Löseeinrichtungen in je einem Vorrichtungsgrundkörper zentrisch eine Schiebehülse und in dieser von einem Spann-/ Lösemechanismus radial festgelegt und längsachsverschieblich geführt, mehrere Spannsegmenthaken angeordnet sind, die in Spannstellung gegen Aufspreizen gesichert von mehreren Potentialkraft-Speicherelementen, meist Tellerfedern, gehalten sind und in Lösestellung in den Kontakt mit in der Schiebehülse ortsgebundenen Steuerflächen gebracht, in einen Freiraum ausschwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere gleichartige, automatisch betätigbare Einzel-/ Spann-/Löseeinrichtungen (103) in ausgewählter Anordnung rückwärtig einer an eine Werkzeugmaschine (101), insbesondere eine Bohr- und Fräsmaschine, zur Arbeitsspindelachse (104) zentrierbar anbringbaren Adapterplatte (12) befestigt sind, an diese Einzel-Spann-/Löseeinrichtungen (103) durch die Adapterplatte (12) hindurchgreifend ein Anbau-Zusatzgerät (6) mit seiner Antriebsachse (6.1) koaxial zur Arbeitsspindelachse (104) der Werkzeugmaschine (101) gemeinsam aufgenommen und in gemeinsamer Spannstellung der Einzel-Spann-/Löseeinrichtungen (103) das Anbau- Zusatzgerät (6) flanschanliegend gegen die Adapterplatte (12) mit vervielfachter Spannkraft festgehalten ist.

2. Befestigungsvorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Vorrichtungsgrundkörper (12) einer jeden Einzel-Spann-/Löseeinrichtung (103) konzentrisch um die Schiebehülse (8) und dem Bündel der Spannsegmenthaken (2) angeordnet, mehrere Tellerfedernpakete (4) gemeinsam auf einer Zugankerplatte (1) an der zentrisch ein Zuganker (1.1) angebracht ist, abgestützt und gehalten sind, des weiteren auf der Zugankerplatte (1) sowie stirnplanseitig in der Schiebehülse (8) angeordnet, mehrere Elastikelemente (9) gemeinsam abgestützt und gehalten sind, und im Wirkzusammenhang des selbsttätigen Festspannens resp. Freigebens der Einzel-Spann-/Löseeinrichtung (103) die Zugankerplatte (1) dazu als Flachkolben gestaltet, radial in einem Vorrichtungsgrundkörperdeckel (11.1) als Zylinder dichtgehend geführt, von außen durch einen Kanal (7) von einem Druckmedium beaufschlagbar im Spielbereich mehrerer Hubbegrenzungsbolzen (5) längsachsverschiebbar angeordnet ist, sowie die Schiebehülse (8) dazu außenperipher als Ringkolben gestaltet, radial im Vorrichtungsgrundkörper (11) als Zylinder dichtgehend geführt, von außen durch einen Kanal 10 beaufschlagbar im Spielbereich zwischen der Zugankerplatte (1) und einen Führungsabschlußdeckel (11.2) längsachsverschiebbar angeordnet ist.

3. Befestigungsvorrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannsegmenthaken (2) in ihrer Längserstreckung außenseitig an dem einen Ende rittlings aufsitzend mit einer Sicherungsgleitfläche (2.1) und am anderen Ende mit einer Steuerungsnase (2.2) sowie innenseitig freigespart mit zwei einander zugewandten Innenschultern (2.3; 2.4) gestaltet sind.

4. Befestigungsvorrichtung nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß kohärent mit dem Zuganker (1.1) sowie dem Bündel der Spannsegmenthaken (2) einer jeden Einzel- Spann-/Löseeinrichtung in Achsflucht jeweils in Anzugsbolzen (3) angeordnet und befestigt ist.