DE4016480A1 - Drilling-milling machine spindle unit - is designed partic. for use on flat sheets and has cylinders to move spindles vertically inside central bores of gear wheels of drive - Google Patents
Drilling-milling machine spindle unit - is designed partic. for use on flat sheets and has cylinders to move spindles vertically inside central bores of gear wheels of driveInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spindeleinheit für eine Bohr-Fräsmaschine, insbesondere zur Bearbeitung von plattenförmigen Werkstücken aus Holz, Kunststoff oder Verbundwerkstoffen,The present invention relates to a spindle unit for a drilling-milling machine, in particular for machining plate-shaped workpieces made of wood, plastic or Composite materials,
- - mit einem Gehäuse,- with a housing,
- - mit mindestens zwei über eine Kolben-Zylinderanordnung aus- und einfahrbaren Arbeitsspindeln für Bohr- und/oder Fräswerkzeuge,- with at least two over one Piston-cylinder arrangement extendable and retractable Working spindles for drilling and / or milling tools,
- - mit einer Lagerung für jede Arbeitsspindel, die aus einer vorderen Lageranordnung am werkzeugseitigen Ende und einer hinteren Lageranordnung am die Kolben-Zylinder-Anordnung tragenden Ende besteht,- With a bearing for each work spindle that is made a front bearing arrangement on the tool side End and a rear bearing arrangement on the Piston-cylinder assembly bearing end,
- - mit einem Drehantrieb für die Arbeitsspindeln mit miteinander in Verbindung stehenden Übertragungszahnrädern,- With a rotary drive for the work spindles related to each other Transmission gears,
- - wobei jeder Arbeitsspindel ein Übertragungszahnrad zugeordnet ist, welches eine zentrale Bohrung aufweist, durch die die Arbeitsspindel hindurchragt,- With each work spindle a transmission gear assigned which is a central hole through which the work spindle protrudes,
- - und wobei jede Arbeitsspindel in der zentralen Bohrung über einen bestimmten Verschiebebereich axial hin- und herverfahrbar und mit dem Übertragungszahnrad in drehmomentübertragender Weise gekoppelt ist.- And with each work spindle in the central Bore axially over a certain displacement range can be moved back and forth with the Transmission gear in a torque-transmitting manner is coupled.
Bei bekannten Spindeleinheiten dieser Art erfolgt die Übertragung des Drehmomentes des Drehantriebes von einem Antriebsmotor über herkömmliche Getriebeglieder, wie Zahnräder, Zahnriemen oder dergleichen auf die Übertragungszahnräder. Zur Übertragung des Drehmomentes zwischen dem jeweiligen Übertragungszahnrad und der zugeordneten Arbeitsspindel wiederum ist eine formschlüssige Kopplung vorgesehen. Diese ist technisch in der Weise ausgeführt, daß die Arbeitsspindel auf ihrer Außenseite mit einem Keilwellen-, Polygon- oder dergleichen Profil, und die zentrale Bohrung des Übertragungszahnrades mit einer entsprechenden Profilierung ausgestattet ist. Die Profilierung zur formschlüssigen Kopplung von Arbeitsspindel und zugeordnetem Übertragungszahnrad ist dabei derart gewählt, daß die Arbeitsspindel zwischen einer zurückgezogenen Ruhelage und einer Bereitschaftsstellung, d. h. über den gesamten Verschiebebereich in der zentralen Bohrung des Übertragungszahnrades frei axial hin- und herverfahren werden kann und dabei in jeder Stellung eine Drehmomentkopplung vorhanden ist.In known spindle units of this type, the Transmission of the torque of the rotary drive from one Drive motor via conventional transmission links, such as Gears, timing belts or the like on the Transmission gears. For transmission of the torque between the respective transmission gear and the assigned work spindle is a positive coupling provided. This is technically in executed in such a way that the work spindle on her Outside with a spline, polygon or same profile, and the central bore of the Transmission gear with a corresponding one Profiling is equipped. The profiling for positive coupling of work spindle and assigned transmission gear is selected such that the work spindle between a retracted Rest position and a standby position, d. H. on the entire displacement range in the central bore of the Move the transmission gear back and forth freely can be one in every position Torque coupling is present.
Bei vertikaler Ausrichtung der Arbeitsspindel betrachtet, ist im Gehäuse unterhalb des Übertragungszahnrades die vordere Lageranordnung der Arbeitsspindel vorgesehen, die aus einer im Gehäuse der Spindeleinheit verankerten Schiebebüchse, einer in dieser über die Hublänge verschiebbaren Schiebehülse, sowie innerhalb der Schiebehülse festgelegten Lagern besteht, die mit ihrem Innenring auf der Arbeitsspindel sitzen.Looking at the vertical alignment of the work spindle, is in the housing below the transmission gear front bearing arrangement of the work spindle provided the from an anchored in the housing of the spindle unit Sliding sleeve, one in this over the stroke length sliding sleeve, as well as within the Sliding sleeve is defined bearings that with their Sit the inner ring on the work spindle.
Über dem Übertragungszahnrad wiederum ist in einem der Länge des Verschiebebereiches entsprechenden Abstand die Kolben-Zylinderanordnung für das Ein- und Ausfahren der Arbeitsspindel vorgesehen, die eine Schiebehülse aufweist, welche entsprechend der unteren Schiebehülse ebenfalls in einer Schiebebüchse hin- und herverschiebbar gelagert ist und auf ihrer Innenseite die hintere Lageranordnung der Arbeitsspindel trägt. Die obere Schiebehülse trägt ferner im Bereich ihres oberen Endes den Kolben, der in einer Kolbenbohrung des Gehäuses gelagert ist.Above the transmission gear is in one of the Length of the displacement range corresponding distance Piston-cylinder arrangement for retracting and extending the Work spindle provided, which has a sliding sleeve, which also in accordance with the lower sliding sleeve a sliding sleeve is slidably mounted back and forth and on the inside the rear bearing arrangement of the Working spindle carries. The upper sliding sleeve also carries in the area of its upper end the piston, which in a Piston bore of the housing is mounted.
Die bei dieser bekannten Konstruktion erforderliche Aneinanderreihung der für die Funktion notwendigen Baugruppen, nämlich der vorderen Lageranordnung für die Arbeitsspindel, des darüber angeordneten Übertragungszahnrades des Antriebes und der in einem der Länge des Verschiebebereiches entsprechenden Abstand daran anschließenden hinteren Lageranordnung der Arbeitsspindel ergibt in Kombination mit der aufgesetzten Kolben-Zylinder-Anordnung zwangsläufig eine relativ große Bauhöhe für die gesamte Spindeleinheit.The required in this known construction Stringing together those necessary for the function Assemblies, namely the front bearing arrangement for the Working spindle, the one arranged above Transmission gear of the drive and in one of the Length of the displacement area corresponding distance subsequent rear bearing arrangement of the work spindle in combination with the patch Piston-cylinder arrangement inevitably a relatively large one Height for the entire spindle unit.
Zudem erfordert der beschriebene konstruktive Aufwand eine Vielzahl von Einzelteilen und Bearbeitungsvorgängen, woraus eine relativ komplizierte und teure Fertigung resultiert.In addition, the design effort described requires a Large number of individual parts and machining processes, resulting in a relatively complicated and expensive manufacture results.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Spindeleinheit der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß bei einfacher Fertigung eine geringere Bauhöhe erzielt werden kann.The object of the present invention is a Spindle unit of the type described in the introduction to further develop that with a simple production a lower Height can be achieved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Arbeitsspindel im Verschiebebereich zylindrisch ausgebildet und zur Drehmomentkopplung zwischen Arbeitsspindel und Übertragungszahnrad in dessen zentraler Bohrung ein Klemmrollenfreilauf angeordnet ist.This object is achieved in that each work spindle in the displacement area is cylindrical trained and for torque coupling between Work spindle and transmission gear in its central Bore a pinch roller freewheel is arranged.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Drehmomentkopplung in Form eines Klemmrollenfreilaufes kann die Anordnung eines Keilwellen-, Polygon- oder anderen Profiles auf der Außenseite der Arbeitsspindel sowie eine entsprechende Profilierung in der zentralen Bohrung des Übertragungszahnrades vollständig entfallen und die Arbeitsspindel auch in diesem Bereich vollkommen zylindrisch ausgebildet werden. Dadurch wird eine erhebliche fertigungstechnische Vereinfachung erreicht, die den Aufwand für den Einsatz eines Klemmrollenfreilaufes bei weitem aufwiegt.Through the torque coupling provided according to the invention the arrangement can be in the form of a pinch roller freewheel a spline, polygon or other profile on the Outside of the work spindle as well as a corresponding Profiling in the central hole of the Transmission gear completely eliminated and the Work spindle perfect in this area too be cylindrical. This will make one considerable simplification of manufacturing technology achieved, which is the expense of using a Pinch roller freewheel far outweighs.
Die zylindrische Ausbildung der Arbeitsspindel erbringt jedoch darüber hinaus erhebliche konstruktive Vorteile. So kann die Kolben-Zylinder-Anordnung kompakter gestaltet und näher an das Übertragungszahnrad herangesetzt werden. Darüber hinaus kann die Anordnung der Schiebehülse für die hintere Lagerung entfallen, die untere Abdichtung für die Kolben-Zylinder-Anordnung unmittelbar auf die Arbeitsspindel gelegt und die hintere Lageranordnung für die Arbeitsspindel kompakter in den Kolben integriert werden.The cylindrical design of the work spindle provides however, it also has significant design advantages. So the piston-cylinder arrangement can be made more compact and closer to the transmission gear. In addition, the arrangement of the sliding sleeve for the rear bearing omitted, the lower seal for the Piston-cylinder arrangement immediately on the Work spindle placed and the rear bearing arrangement for the work spindle is more compactly integrated into the piston will.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Übertragungszahnrad im Gehäuse im Bereich des werkzeugseitigen Endes der Arbeitsspindel gelagert und in der zentralen Bohrung des Übertragungszahnrades zu beiden Seiten der Klemmrollen des Klemmrollenfreilaufes je ein Lager für die Arbeitsspindel vorgesehen. Durch diese konstruktive Maßnahme werden die vordere Lagerung für die Arbeitsspindel und das Übertragungszahnrad nicht wie bei der eingangs geschilderten bekannten Spindeleinheit in Achsrichtung der Arbeitsspindel in Form von getrennten Baugruppen hintereinander angeordnet, sondern zu einer einzigen kompakten Baugruppe zusammengefaßt. Auf diese Weise kann eine weitere Reduzierung der Bauhöhe der Spindeleinheit ohne funktionelle Nachteile erreicht werden. In a preferred embodiment of the present Invention is the transmission gear in the housing Area of the tool-side end of the work spindle stored and in the central bore of the Transmission gear on both sides of the pinch rollers of the Clamping roller freewheels each have a bearing for the work spindle intended. This constructive measure will front bearing for the work spindle and that Transmission gear not like the one at the beginning described known spindle unit in the axial direction of Work spindle in the form of separate assemblies arranged one behind the other, but into a single one compact assembly summarized. That way a further reduction in the height of the spindle unit can be achieved without functional disadvantages.
Klemmrollenfreiläufe mit zu beiden Seiten der Klemmrollen angeordneten Lagern sind zudem kostengünstige handelsübliche Einheiten, die in der Fachwelt allgemein als sogenannte Hülsenfreiläufe bezeichnet werden.Pinch roller freewheels with on both sides of the pinch rollers arranged bearings are also inexpensive commercial units that are common in the professional world are referred to as so-called sleeve freewheels.
Aufgrund der zylindrischen Ausbildung der Arbeitsspindel auch im Verschiebebereich, kann - wie bereits erwähnt - die notwendige Dichtanordnung für den Zylinderraum der Kolben-Zylinder-Anordnung unmittelbar auf die Arbeitsspindel aufgesetzt und im Falle des bevorzugten Ausführungsbeispieles gemäß Anspruch 2 dicht an das Übertragungszahnrad herangelegt werden. Dadurch ergibt sich neben einer konstruktiven Vereinfachung eine weitere Reduzierung der Bauhöhe.Due to the cylindrical design of the work spindle also in the displacement area, - as already mentioned - the necessary sealing arrangement for the cylinder space Piston-cylinder arrangement immediately on the Work spindle put on and in the case of the preferred Embodiment according to claim 2 close to that Transmission gear can be put on. This results in in addition to a constructive simplification Reduction of the overall height.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß den Ansprüchen 2 und 3 ist der Kolben der Kolben-Zylinder-Anordnung an dem dem werkzeugseitigen Ende entgegengesetzten Ende der Arbeitsspindel befestigt und in dem Zylinderraum in an sich bekannter Weise hin- und herverschiebbar gelagert. Vorteilhaft ist es bei einer derartigen Anordnung, wenn der Kolben eine Bohrung aufweist, in der die hintere Lageranordnung der Arbeitsspindel angeordnet ist.In the preferred embodiment according to the Claims 2 and 3 is the piston of the Piston-cylinder arrangement at the tool end opposite end of the work spindle attached and in the cylinder space back and forth in a manner known per se slidably mounted. It is advantageous with one such an arrangement when the piston has a bore has, in which the rear bearing arrangement of the Working spindle is arranged.
Bei Spindeleinheiten der bekannten Art werden die Arbeitsspindeln in ihrer zurückgezogenen Stellung, d. h. in der Ruhelage, durch eine Druckbeaufschlagung des Kolbens der Kolben-Zylinder-Anordnung gehalten. Dies ist möglich, weil der Kolben relativ lang in Form der nichtrotierenden Schiebehülse ausgestaltet und die Dichtanordnung die Schiebehülse umgreift. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung dagegen liegt die Dichtanordnung unmittelbar an der rotierenden Arbeitsspindel an. Um die Lebensdauer der Dichtanordnung, die vorzugsweise in Form einer handelsüblichen Lippendichtung ausgestaltet ist, zu erhöhen, ist es vorteilhaft, die Dichtanordnung möglichst wenig zu belasten. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist daher der Kolben auf der der Arbeitsspindel entgegengesetzten Seite mit einem Permanentmagneten, und der Zylinderraum im Bereich seiner dem werkzeugseitigen Ende entgegengesetzten Ende mit einem Stahlelement ausgestattet. Auf diese Weise wird die Dichtanordnung lediglich bei der Rückfahrbewegung der Arbeitsspindel aus der Bereitschaftsstellung in die Ruhelage belastet, in der Ruhelage selbst jedoch durch den Permagnetmagneten gehalten. Der Druckraum zwischen dem Kolben und der Dichtungsanordnung kann daher in der Ruhelage drucklos gehalten werden, wodurch die Dichtanordnung entlastet und damit deren Lebensdauer verlängert wird.In spindle units of the known type Work spindles in their retracted position, d. H. in the rest position, by pressurizing the piston the piston-cylinder arrangement held. This is possible, because the piston is relatively long in the form of the non-rotating Designed sliding sleeve and the sealing arrangement Grips around the sliding sleeve. In the case of the invention In contrast, the sealing arrangement is located directly on the rotating work spindle. To the lifespan the sealing arrangement, which is preferably in the form of a commercially available lip seal is designed to increase, it is advantageous to the sealing arrangement as possible little burden. According to an advantageous development the present invention is therefore the piston on the opposite side of the work spindle with a Permanent magnets, and the cylinder space in the area of it the end opposite the tool end with a Steel element. In this way the Sealing arrangement only during the return movement of the Work spindle from standby to Rest position is burdened, but in the rest position itself by the Permagnet magnets held. The pressure space between the Piston and the seal assembly can therefore in the Rest position are kept depressurized, which the Sealing arrangement relieves and thus their lifespan is extended.
Um den Aufbau des Gehäuses der Spindeleinheit zu vereinfachen, ist es zweckmäßig, das Stahlelement für den Permanentmagneten als Stahlplatte auszubilden, die dann die Verteileröffnungen für die Verbindungskanäle zum sogenannten A-Druckraum aufweisen kann.To build the housing of the spindle unit too simplify, it is appropriate to the steel element for the Form permanent magnets as a steel plate, which then the distributor openings for the connecting channels to can have so-called A pressure space.
Um eine einfache Anbringung des Permanentmagneten zur ermöglichen, ist es vorteilhaft, den Permanentmagneten in den Kopf einer Schraube zu integrieren und diese in eine Gewindebohrung in der Stirnfläche des Kolbens einzuschrauben.To make it easy to attach the permanent magnet enable, it is advantageous to in the permanent magnet to integrate the head of a screw and this into a Tapped hole in the face of the piston screw in.
Zusammengefaßt ergibt sich, daß durch das erfindungsgemäße Konzept die Konstruktion derart vereinfacht werden kann, daß weniger und in ihrem konstruktiven Aufbau einfachere Teile verwendet werden können, wodurch sich eine erhebliche Kostenreduzierung realisieren läßt. Bedingt durch die zylindrische Ausbildung der Arbeitsspindel wird zudem in Verbindung mit dem Einsatz eines Klemmrollen- oder Hülsenfreilaufes eine kompaktere Konstruktion in bezug auf die Bauhöhe ermöglicht. In summary, it follows that the inventive Concept the construction can be simplified so that less and simpler in its construction Parts can be used, resulting in a considerable cost reduction can be realized. Conditionally due to the cylindrical design of the work spindle also in connection with the use of a pinch roller or sleeve freewheel a more compact design in in relation to the overall height.
Im folgenden ist zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.The following is for further explanation and for better Understanding an embodiment of the invention Reference to the accompanying drawings described and explained.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorderansicht einer Bohr-Fräsmaschine zur Bearbeitung von plattenförmigen Werkstücken, welche mit einer erfindungsgemäßen Spindeleinheit ausgestattet ist, Fig. 1 is a front view schematically showing a drilling-milling machine for machining plate-shaped workpieces, which is equipped with an inventive spindle unit,
Fig. 2 zeigt schematisch die Bohr-Fräsmaschine gemäß Fig. 1 in einer Seitenansicht, und FIG. 2 schematically shows the drilling and milling machine according to FIG. 1 in a side view, and
Fig. 3 zeigt schematisch, teilweise aufgebrochen, einen zwei Arbeitsspindeln umfassenden Teil einer erfindungsgemäßen Spindeleinheit. Fig. 3 schematically shows, partly broken away, a two work spindles comprehensive part of a spindle unit of the invention.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Bohr-Fräsmaschine besitzt einen auf Füßen 1 angeordneten, langgestreckten Maschinenständer 2, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als geschweißte Stahlblechkonstruktion ausgebildet ist. An der Vorderseite des Maschinenständers 2 sind im Abstand übereinander Rundführungen 3 befestigt, die eine Anzahl von Werkstückauflagen 4 tragen. Die Werkstückauflagen 4 sind zur Anpassung an die jeweils zu bearbeitende Werkstückform entlang den Rundführungen 3 verschiebbar und an diesen pneumatisch festklemmbar.The drilling and milling machine shown in FIGS. 1 and 2 has an elongated machine stand 2 arranged on feet 1 , which in the present exemplary embodiment is designed as a welded sheet steel construction. At the front of the machine stand 2 , circular guides 3 are fastened at a distance one above the other and carry a number of workpiece supports 4 . The workpiece supports 4 can be moved along the circular guides 3 to adapt them to the workpiece shape to be machined and can be pneumatically clamped to them.
Die Werkstückauflagen 4 bestehen im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus stranggepreßten Aluminiumprofilen und besitzen im Bereich ihrer Oberseite Vakuumsaugplatten 5 zur Halterung der Werkstücke. In the present exemplary embodiment, the workpiece supports 4 consist of extruded aluminum profiles and have vacuum suction plates 5 for holding the workpieces in the area of their upper side.
Die Werkstückauflagen 4 sind ferner mit einer Reihe von pneumatisch absenkbaren und in Y-Richtung verschiebbaren Werkstückanschlägen 6 ausgestattet. In Fig. 1 ist auf der rechten Seite ein Werkstück W dargestellt, welches mit seiner Hinterkante an den Werkstückanschlägen 6 und mit seiner rechten Seitenkante an einem weiteren absenkbaren Werkstückanschlag 7 anliegt.The workpiece supports 4 are also equipped with a series of pneumatically lowerable workpiece stops 6 which can be displaced in the Y direction. In Fig. 1, a workpiece W is shown on the right side, which bears with its rear edge against the workpiece stops 6 and with its right side edge against a further lowerable workpiece stop 7 .
Auf seiner Oberseite trägt der Maschinenständer 2 einen sogenannten X-Support 8, der in Längsrichtung des Maschinenständers 2 verfahrbar ist. Auf der Oberseite des X-Supportes 8 ist ein Y-Support 9 angeordnet, der quer zum X-Support 8 verfahrbar ist und einen Z-Support 10 trägt, welcher mit einer Grundplatte ausgestattet ist, an der eine oder mehrere der erfindungsgemäßen Spindeleinheiten 11 befestigt sind. Über den Z-Support 10 ist jede Spindeleinheit hochfahrbar oder absenkbar.On its upper side, the machine stand 2 carries a so-called X-support 8 , which can be moved in the longitudinal direction of the machine stand 2 . A Y support 9 is arranged on the top of the X support 8 , which can be moved transversely to the X support 8 and carries a Z support 10 which is equipped with a base plate to which one or more of the spindle units 11 according to the invention are attached are. Each spindle unit can be raised or lowered via the Z-Support 10 .
Die Supporte 8, 9 und 10 werden über Drehstrom-Servomotoren angetrieben und über eine CNC-Bahnsteuerung geführt.The supports 8 , 9 and 10 are driven by three-phase servomotors and guided by a CNC path control.
Die Grundplatte des Z-Supports 10 kann außer einer oder mehreren Spindeleinheiten 11 noch weitere Bearbeitungsaggregate wie beispielsweise Nutsägen, Oberfräsen oder dergleichen tragen. In den Fig. 1 und 2 ist ein willkürliches Bestückungsbeispiels aus verschiedenen Bearbeitungsaggregaten dargestellt.In addition to one or more spindle units 11 , the base plate of the Z support 10 can also carry further processing units, such as grooving saws, routers or the like. In Figs. 1 and 2, an arbitrary example is shown mounting of various processing units.
Die erfindungsgemäße Spindeleinheit 11 umfaßt ein Gehäuse 12, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Platten 13 bis 17 zusammengesetzt ist. In dem Gehäuse 12 sind jeweils senkrecht zur Ebene der Platten Arbeitsspindeln 18 gelagert, die an ihrem in Fig. 3 unteren Ende mit Bohr- oder Fräswerkzeugen 19 ausgestattet sind. Zur besseren Darstellung des Erfindungswesentlichen ist die in Fig. 3 linke Arbeitsspindel 18 in ihrer Ruhelage, und die rechte Arbeitsspindel 18 in der sogenannten Bereitschaftsstellung dargestellt.The spindle unit 11 according to the invention comprises a housing 12 , which in the present exemplary embodiment is composed of plates 13 to 17 . Working spindles 18 are mounted in the housing 12 , perpendicular to the plane of the plates, and are equipped with drilling or milling tools 19 at their lower end in FIG. 3. To better illustrate the essence of the invention, the left-hand work spindle 18 in FIG. 3 is shown in its rest position and the right-hand work spindle 18 in the so-called ready position.
Spindeleinheiten mit einem aus verschiedenen Platten zusammengesetzten Gehäuse sind generell bekannt, weshalb ein Eingehen auf den grundsätzlichen Konstruktionsaufbau eines derartigen Gehäuses entbehrlich erscheint. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spindeleinheit 11 trägt jedoch die Platte 16 die Elemente für einen Drehantrieb der Arbeitsspindeln 18 und die vordere Lageranordnung. Die Platte 16 ist auf ihrer Unterseite mit der Platte 17 abgeschlossen, die Dichtringe 20 für die Arbeitsspindeln 18 trägt. Auf der Oberseite der Platte 16 ist die Platte 15 angeordnet, welche das Gehäuse für eine Kolben-Zylinder-Anordnung 21 trägt, über die die Arbeitsspindeln 18 aus- und einfahrbar, d. h. von ihrer Ruhelage in die Bereitschaftsstellung und zurück bewegbar sind. Die Platte 15 wird auf ihrer Oberseite von einer Platte 14 aus Stahl sowie einer Platte 13 abgeschlossen, welche Kanäle für die Luftverteilung (nicht dargestellt) trägt.Spindle units with a housing composed of different plates are generally known, which is why it seems unnecessary to go into the basic construction of such a housing. In the present embodiment, the reel unit 11 according to the invention, however, the plate 16 carries the elements for rotationally driving the main spindles 18 and the front bearing assembly. The plate 16 is closed on its underside with the plate 17 which carries the sealing rings 20 for the work spindles 18 . On the top of the plate 16 , the plate 15 is arranged, which carries the housing for a piston-cylinder arrangement 21 , via which the work spindles 18 can be extended and retracted, ie can be moved from their rest position to the ready position and back. The plate 15 is closed on its top by a plate 14 made of steel and a plate 13 which carries channels for air distribution (not shown).
Der Drehantrieb umfaßt zwei miteinander kämmende oder über einen Zahnriemenantrieb miteinander verbundene Übertragungszahnräder 22, die aus dem eigentlichen Zahnkranz 23 mit Zähnen 24 sowie einem Schaft 25 bestehen. Die Übertragungszahnräder 22 einschließlich des Schaftes 25 sind jeweils mit einer zentralen Bohrung 26 ausgestattet, durch die die Arbeitsspindeln 18 hindurchragen. Auf der Außenseite des Schaftes 25 sind im Abstand voneinander zwei Lager 27 angeordnet, die mit ihrem Außenring in der Platte 16 festgelegt sind. In der zentralen Bohrung 26 ist ein sogenannter Klemmrollenfreilauf 28 angeordnet, über den das über die Übertragungszahnräder 22 eingeleitete Drehmoment auf die Arbeitsspindeln 18 und damit auf die Bohr- oder Fräswerkzeuge 19 übertragen wird.The rotary drive comprises two meshing transmission gears 22 or gears which are connected to one another via a toothed belt drive and which consist of the actual ring gear 23 with teeth 24 and a shaft 25 . The transmission gears 22 including the shaft 25 are each provided with a central bore 26 through which the work spindles 18 protrude. On the outside of the shaft 25 , two bearings 27 are arranged at a distance from one another, which are fixed with their outer ring in the plate 16 . A so-called pinch roller freewheel 28 is arranged in the central bore 26 , via which the torque introduced via the transmission gearwheels 22 is transmitted to the work spindles 18 and thus to the drilling or milling tools 19 .
Der Klemmrollenfreilauf 28 ist auf beiden Seiten jeweils mit einem Lager 29 ausgestattet, mit dem die erfindungsgemäß über die gesamte Länge zylindrische Arbeitsspindel im Übertragungszahnrad 22 gelagert ist. Die Lager 29 und die Klemmrollen des Klemmrollenfreilaufes 28 sind derart ausgebildet, daß die jeweilige Arbeitsspindel 18 aus ihrer Ruhelage in die Bereitschaftsstellung und zurück, d. h. über einen bestimmten Verschiebebereich hin- und herverfahrbar ist.The pinch roller freewheel 28 is equipped on both sides with a bearing 29 with which the working spindle, which according to the invention is cylindrical over the entire length, is mounted in the transmission gear 22 . The bearings 29 and the pinch rollers of the pinch roller freewheel 28 are designed in such a way that the respective work spindle 18 can be moved back and forth from its rest position into the ready position and back, that is to say over a certain displacement range.
An den Schaft 25 des Übertragungszahnrades 22 schließt sich nach oben jeweils eine Dichtungsanordnung 30 in Form einer Lippendichtung an, die in der Platte 16 im Bereich deren Oberseite angeordnet ist.To the shaft 25 of the transmission gear 22, a seal assembly 30 of a lip seal closes up each in the form to which the upper side is arranged in the plate 16 in the region.
Die auf die Platte 16 aufgesetzte Platte 15 des Gehäuses 12 dient als Zylindergehäuse und weist zentral zur jeweiligen Arbeitsspindel einen Zylinderraum 31 auf, in dem ein Kolben 32 hin- und herverschiebbar gelagert ist. Der Kolben 32 besitzt auf seiner den Bohr- und Fräswerkzeugen 19 zugewandten Seite eine Bohrung 33, in der eine Lageranordnung 34 mit ihrem Außenring fixiert ist. Ein Innenring der Lageranordnung 34 wiederum trägt das den Bohr- oder Fräswerkzeugen 19 abgewandte Ende der Arbeitsspindel. Die Lageranordnung 34 bildet die hintere Lageranordnung 35. The plate 15 of the housing 12 placed on the plate 16 serves as a cylinder housing and has a cylinder space 31 in the center of the respective work spindle, in which a piston 32 is mounted so that it can be pushed back and forth. The piston 32 has on its side facing the drilling and milling tools 19 a bore 33 in which a bearing arrangement 34 is fixed with its outer ring. An inner ring of the bearing arrangement 34 in turn carries the end of the work spindle facing away from the drilling or milling tools 19 . The bearing arrangement 34 forms the rear bearing arrangement 35 .
Der Kolben 32 ist auf der der Arbeitsspindel 18 entgegengesetzte Seite mit einer Gewindebohrung ausgestattet, in die eine Schraube 36 eingeschraubt ist. Die Schraube 36 trägt im Bereich ihres der Platte 14 zugewandten Kopfes einen Permanentmagneten 37.The piston 32 is provided on the side opposite the work spindle 18 with a threaded bore into which a screw 36 is screwed. The screw 36 carries a permanent magnet 37 in the area of its head facing the plate 14 .
Der Aufbau und die weitere Ausbildung des Kolbens 32 sind bekannter Bauart, so daß sich ein Eingehen im Detail erübrigt.The structure and the further training of the piston 32 are of a known type, so that there is no need to go into detail.
Derjenige Teil des Zylinderraumes 31, der sich in Fig. 3 zwischen der Dichtungsanordnung 30 und der Unterseite des Kolben 32 befindet, wird als sogenannter B-Druckraum bezeichnet. Der Raum zwischen der Platte 14 und der Oberseite des Kolbens 32 wiederum wird A-Raum 39 genannt. Der A-Raum 39 wird über die Platten 13 und 14, welche Luftverteilerkanäle aufweisen, mit Druckluft versorgt. Zur Versorgung des sogenannten B-Raumes 38 dient ein in der Platte 15 vorgesehener Verbindungskanal 40.That part of the cylinder space 31 which is located in FIG. 3 between the sealing arrangement 30 and the underside of the piston 32 is referred to as the so-called B pressure space. The space between the plate 14 and the top of the piston 32 is in turn called the A space 39 . A space 39 is supplied with compressed air via plates 13 and 14 , which have air distribution channels. A connection channel 40 provided in the plate 15 serves to supply the so-called B space 38 .
Wird Druckluft über den Verbindungskanal 40 in den B-Raum 38 eingespeist, so bewegt sich der Kolben 32 und damit die Arbeitsspindel 18 einschließlich des jeweiligen Bohr- oder Fräswerkzeuges 19 nach oben, bis der Permanentmagnet 37 an der Platte 14 zum Anschlag kommt. Die Arbeitsspindel 18 der Spindeleinheit befindet sich dann in ihrer sogenannten Ruhelage. Aufgrund der Anordnung des Permanentmagneten kann der B-Druckraum 38 in der Ruhelage drucklos gehalten werden, da der Dauermagnet 37 zusammen mit der Platte 14 aus Stahl die Haltefunktion übernimmt und die Arbeitsspindel 38 und das Bohr- oder Fräswerkzeug 19 in dieser Stellung hält. If compressed air is fed into the B-space 38 via the connecting duct 40 , the piston 32 and thus the work spindle 18 including the respective drilling or milling tool 19 move upwards until the permanent magnet 37 comes to a stop on the plate 14 . The work spindle 18 of the spindle unit is then in its so-called rest position. Due to the arrangement of the permanent magnet, the B pressure chamber 38 can be kept depressurized in the rest position, since the permanent magnet 37 together with the plate 14 made of steel takes over the holding function and holds the work spindle 38 and the drilling or milling tool 19 in this position.
Die gegenüber der rotierenden zylindrischen Arbeitsspindel 18 abdichtende Dichtanordnung 30 ist somit in der Ruhelage der Arbeitsspindel 18 entlastet.The sealing arrangement 30 , which seals against the rotating cylindrical work spindle 18 , is thus relieved in the rest position of the work spindle 18 .
Um die Arbeitsspindel 18 in die Bereitschaftsstellung zu verfahren, wird Druckluft durch ein elektrisch angesteuertes 3/2-Wegeventil über die Platten 13 und 14 des Gehäuses 12 in den A-Raum 39 eingespeist. Dadurch löst sich der Permanentmagnet 37 von der Platte 14 und bewegt sich in die in Fig. 3 rechts dargestellte Bereitschaftsstellung. In dieser Stellung ist der Verbindungskanal 40 und damit der B-Druckraum 38 ebenfalls drucklos, so daß auch in dieser Stellung die Dichtungsanordnung 30 keiner Belastung ausgesetzt ist.In order to move the work spindle 18 into the ready position, compressed air is fed into the A space 39 through an electrically controlled 3/2-way valve via the plates 13 and 14 of the housing 12 . As a result, the permanent magnet 37 detaches from the plate 14 and moves into the ready position shown on the right in FIG. 3. In this position, the connecting channel 40 and thus the B pressure chamber 38 are also depressurized, so that the sealing arrangement 30 is not exposed to any load in this position either.
Wie bereits dargestellt, erfolgt erfindungsgemäß die Drehmomentkopplung zwischen dem Übertragungszahnrad 22 und der Arbeitsspindel 18 nicht formschlüssig über eine Keilwellen-, Polygon- oder andere Profilierung, sondern kraftschlüssig über den Klemmrollenfreilauf 28. Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann die Arbeitsspindel auch im Verschiebebereich zylindrisch ausgebildet werden, wodurch die Dichtungsanordnung 30 dicht an die vordere Lagerung 27 der Arbeitsspindel herangelegt werden kann.As already shown, according to the invention the torque coupling between the transmission gear 22 and the work spindle 18 does not take place in a form-fitting manner via a spline, polygon or other profiling, but in a force-fitting manner via the clamping roller freewheel 28 . On account of this embodiment according to the invention, the work spindle can also be cylindrical in the displacement area, as a result of which the sealing arrangement 30 can be placed close to the front bearing 27 of the work spindle.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Klemmrollen des Klemmrollenfreilaufes 28 und die unmittelbar neben den Klemmrollen angeordneten Lager 29 zu einer Einheit zusammengefaßt, die eine Doppelfunktion hat. Zum einen dienen die Lager 29 in Verbindung mit dem Übertragungszahnrad 22 und den Lagern 27 als vordere Lageranordnung zur Lagerung der Arbeitsspindel 18 im Bereich des werkzeugseitigen Endes. Zum anderen dienen die Lager 29 zur Axialführung der Arbeitsspindeln im Verschiebebereich, d. h. als Längsführung zwischen der Ruhelage und der Bereitschaftsstellung.In the present exemplary embodiment, the pinch rollers of the pinch roller freewheel 28 and the bearings 29 arranged directly next to the pinch rollers are combined to form a unit which has a double function. On the one hand, the bearings 29 in conjunction with the transmission gear 22 and the bearings 27 serve as a front bearing arrangement for mounting the work spindle 18 in the region of the end on the tool side. On the other hand, the bearings 29 serve to axially guide the work spindles in the displacement area, ie as a longitudinal guide between the rest position and the ready position.
Claims (7)
- - mit einem Gehäuse (12),
- - mit mindestens zwei über eine Kolben-Zylinder-Anordnung (21) aus- und einfahrbaren Arbeitsspindeln (18) für Bohr- und/oder Fräswerkzeuge (19),
- - mit einer Lagerung für jede Arbeitsspindel, die aus einer vorderen Lageranordnung (27, 29) am werkzeugseitigen Ende und einer hinteren Lageranordnung (35) am die Kolben-Zylinder-Anordnung tragenden Ende besteht,
- - mit einem Drehantrieb für die Arbeitsspindeln (18) mit miteinander in Verbindung stehenden Übertragungszahnrädern (22),
- - wobei jeder Arbeitsspindel (18) ein Übertragungszahnrad (22) zugeordnet ist, welches eine zentrale Bohrung (26) aufweist, durch die die Arbeitsspindel (18) hindurchragt,
- - und wobei jede Arbeitsspindel (18) in der zentralen Bohrung (26) über einen bestimmten Verschiebebereich axial hin- und herverfahrbar und mit dem Übertragungszahnrad (22) in drehmomentübertragender Weise gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Arbeitsspindel (18) im Verschiebebereich zylindrisch ausgebildet und zur Drehmomentkopplung zwischen Arbeitsspindel (18) und Übertragungszahnrad (22) in dessen zentraler Bohrung (26) ein Klemmrollenfreilauf (28) angeordnet ist.
- - With a housing ( 12 ),
- - With at least two working spindles ( 18 ) for drilling and / or milling tools ( 19 ) which can be extended and retracted via a piston-cylinder arrangement ( 21 ),
- with a bearing for each work spindle, which consists of a front bearing arrangement ( 27 , 29 ) at the tool end and a rear bearing arrangement ( 35 ) at the end carrying the piston-cylinder arrangement,
- - With a rotary drive for the work spindles ( 18 ) with interconnecting transmission gears ( 22 ),
- - wherein each work spindle ( 18 ) is assigned a transmission gear ( 22 ) which has a central bore ( 26 ) through which the work spindle ( 18 ) projects,
- - And wherein each work spindle ( 18 ) in the central bore ( 26 ) can be moved axially back and forth over a certain displacement range and is coupled to the transmission gear ( 22 ) in a torque-transmitting manner, characterized in that each work spindle ( 18 ) is cylindrical in the displacement range and a clamping roller freewheel ( 28 ) is arranged in the central bore ( 26 ) for the torque coupling between the work spindle ( 18 ) and the transmission gear ( 22 ).
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