DE4123834A1 - Vorrichtung zum automatischen spannen und entriegeln eines werkzeuges in der spindel einer werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Verriegeln und Entriegeln eines Werkzeuges in der Aufnahme der Spindel einer Werkzeugmaschine mit einer Steuerstange, die im Inneren der Spindel angeordnet ist und der eine zangenartige Vorrichtung zum Verriegeln des Werkzeuges zugeordnet ist.

Es ist vom Stand der Technik her bekannt, Werkzeuge in der Spindel einer Werkzeugmaschine zu spannen oder zu entriegeln. Für diese Vorgänge wird eine zangenartige, steuerbare Vorrichtung verwendet, die mit einer am Werkzeugkonus angeformten Verlängerung in Wirkverbindung tritt, die von der Rückseite des Werkzeugkonus absteht. Die zangenartige Vorrichtung wird üblicherweise über eine Steuerstange angetrieben, die im Inneren der Spindel verschiebbar gelagert ist. Die Steuerstange steht mit ihrem, der zangenartigen Vorrichtung entgegengesetzten Ende mit einem Hydraulikzylinder in Wirkverbindung, der die Steuerstange entgegen der Wirkung eines Federpaketes verschiebt. Der Nachteil dieser Ausführungsform ist darin zu sehen, daß das Ende der Steuerstange mit einem Hydraulikkolben wirkverbunden ist und daher die Zufuhr z. B. einer Kühlflüssigkeit zum vorderen Ende des Werkzeuges nicht erlaubt. Für den Antrieb der Steuerstange ist bei Verwendung einer hydraulischen Kolben-Zylinder­ einheit nicht nur die Vorsehung störender Schläuche für die Zufuhr bzw. die Abfuhr der Hydraulikflüssigkeit notwendig, sondern es sind auch Maschimenbauteile vorzusehen, die erhebliche Kosten mit sich bringen, z. B. Steuerventile und hydraulische Zusatzgeräte.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung für die Steuerstange einer bekannten Spann- und Entriegelungs­ vorrichtung eines Werkzeuges in der Spindel einer Werkzeugmaschine vorzuschlagen, die einen äußerst einfachen Aufbau aufweist, auf das Vorhandensein einer Hydraulikanlage zum Antrieb der Steuerstange verzichten kann und zudem den rückwärtigen Teil der Steuerstange unversperrt läßt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Steuerstange zum Verschieben der zangenartigen Vorrichtung an ihrem der Aufmahme abgewandten Ende eine Verdickung trägt, die als Anlage für ein vorgespanntes Federmittel dient, daß das Federmittel mit seinem anderen Ende an einem Anschlag der Spindel anliegt und die Verdickung der Steuerstange in Anlage zu einem ortsfesten Anschlag bringbar und die Spindelhülse zur Aufnahme der Spindel mit einem Verschiebeantrieb zur gesteuerten Verschiebung der Spindelhülse in Axialrichtung wirkverbunden ist.

Mit einer Vorrichtung dieser Art wird es möglich, durch eine kurze Axialverschiebung der Spindelhülse die Steuerstange zum Spannen und Entriegeln des Werkzeuges derartig anzutreiben, daß sie auf einfache Weise zur Anlage am Anschlag gebracht wird. Es kann auf die bisher üblichen hydraulischen Einrichtungen verzichtet werden. Desweiteren eröffnet sich die Möglichkeit, in die Steuerstange eine Axialbohrung zum Zuführen einer Kühlflüssigkeit, von Druckluft oder ähnlichem zur Weiterleitung an die Spitze des Werkzeuges einzubringen.

In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, daß ein Ende der Steuerstange über eine Schraubverbindung mit einer Verlängerungsstange verbunden ist, welche die Verdickung, an der das Federmittel anliegt, trägt und auf deren rückwärtiges Ende die Verdickung aufgeschraubt ist.

Bevorzugt ist vorgeschlagen, daß die Verdickung, die Verlängerung sowie das Federmittel, in einer Kammer angeordnet sind, die vom Gehäuse der Werkzeugmaschine gebildet ist und die rückwärtige Wand der Kammer die Anschlagfläche für die Verdickung bildet.

Zur Erzielung der Axialverschiebung der Spindel ist vorgesehen, daß die Spindelhülse für den Angriff des Verschiebeantriebs einen radial abstehenden Arm aufweist, der in einer fensterartigen Öffnung des Gehäuses der Maschine verschiebbar angeordnet ist und der Arm mit dem als Präzisionsspindeltrieb gestalteten Verschiebeantrieb wirkverbunden ist, der von einem steuerbaren Motor angetrieben ist.

Zur Reduzierung des Antriebs ist nach einem weiteren Vorschlag vorgesehen, daß die Spindelhülse mit einem Gewindestutzen verbunden ist, der ein Innengewinde aufweist, das mit einem Außengewinde einer Hülse in Wirkverbindung steht und die Hülse mit einem Zahnrad wirkverbunden ist, daß mit einem steuerbaren Motor wirkverbunden ist.

Schließlich wird vorgeschlagen, daß das Federmittel spindelseitig an dem Anschlag eines an der Spindel festgelegten Endstückes abgestützt ist.

Der Erfindungsgegenstand ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und in der beigefügten Zeichnung dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in Spannlage des Werkzeuges,

Fig. 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung während des Entriegelungsvorganges des Werkzeuges,

Fig. 3 eine Zusatzvorrichtung zum Zuführen einer Flüssigkeit an das Werkzeug und durch die Steuerstange und

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zum gesteuerten Veschieben der Spindelaufnahmehülse.

Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, ist in bekannter Weise eine Spindelhülse 1 in Axialrichtung verschiebbar im Gehäuse 2 einer Werkzeugmaschine gelagert. Die Spindelhülse 1 nimmt über Lager 3 eine Spindel 4 auf, die an ihrem vorderen Ende einen konischen Sitz 5 zur Aufnahme eines Konus 6 des nicht dargestellten Werkzeuges aufweist. Das rückwärtige Ende des Konus 6 weist eine daran angebrachte Verlängerung 7 auf, mit der eine Zange 8 in Wirkverbindung gebracht werden kann. Die Zange 8 ist mit der Steuerstange 9 zum Spannen bzw. zum Entriegeln des Konus 6 verbunden. Die Spindel 4 wird über eine Antriebsscheibe 10 in Drehbewegung versetzt. Die Zange 8 ist so ausgebildet, daß sie das abstehende Ende 7 des Konus 6 erfaßt, insbesondere hinter einen Bund greifen kann, um bei der in Fig. 1 dargestellten Stellung die Verriegelung des Werkzeugkegels 6 in der konischen Ausnehmung 5 zu gewährleisten.

In Fig. 2 ist die Zange 8 in einer Lage dargestellt, in der der vom Konus 6 abstehende verlängerte Zapfen 7 von der Zange 8 freigegeben ist, was ermöglicht, den Konus 6 aus dem konischen Sitz 5 zu entnehmen, um den Werkzeugwechsel durchzuführen.

Die bisher beschriebenen Teile gehören zum Stand der Technik und bedürfen deshalb keiner genaueren Beschreibung.

Neu ist die erfindungsgemäße, nachfolgend noch genauer beschriebene Vorrichtung zum automatischen Betätigen der Steuerstange 9, zum wahlweisen Verriegeln und Loesen des Werkzeuges über den Kegel 6.

Wie den Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist, ist mit dem rückwärtigen Ende der Steuerstange 9 erfindungsgemäß eine Verlängerungsstange 11 verbunden.

Um eine einfache Montage der Federmittel 14 zu ermöglichen, ist das vordere Ende der Verlängerungsstange 11 über eine Gewindeverbindung 40 mit der Steuerstange 9 verbunden. Das rückwärtige Ende der Verlängerungsstange 11 nimmt eine Verdickung 12 auf, z. B. in Form einer robusten, aufgeschraubten Mutter. Die aufgeschraubte Mutter bildet einen Anschlag 13 für das Federmittel 14, z. B. eine Spiralfeder, die mit ihrem anderen Ende an einem Anschlag 15 eines Endstückes 16 abgestützt ist, das am rückwärtigen Ende der Spindel 4 festgelegt ist. Die Verdickung 12 ist in einer Kammer 17 angeordnet, die von einem Deckel begrenzt wird, der Bestandteil des Maschinengestells 18 ist. Die Kammer 17 bildet eine Anschlagfläche 19 für die Verdickung 12.

Die Spindelhülse 1, die die Spindel 4 aufnimmt, ist mit einem abstehenden Arm 20 wirkverbunden. Der Arm 20 kann frei in einer fensterartigen Öffnung 21 hin und her verschoben werden. Die fensterartige Öffnung 21 ist in das Gehäuse 22 der Maschine eingearbeitet, in der die Spindelhülse 1 gelagert ist. Der abstehende Arm 20 ist über eine Mutter mit einem Präzisionsgewinde, z. B. einer Kugelumlaufspindel, wirkverbunden. Die Kugelumlaufspindel wird von einem steuerbaren Motor 23, z. B. einem steuerbaren Gleichstrommotor angetrieben, der von einer bekannten NC-Steuereinheit der Maschine überwacht und gesteuert wird.

Ausgehend von der in Fig. 1 dargestellten Stellung der Verdickung 12 der Verlängerungsstange 11, dehnt sich die vorgespannte Feder 14 aus und verschiebt die Verdickung 12 und somit die Verlängerungsstange 11 sowie die Steuerstange 9 nach rückwärts in Richtung des Pfeiles (f). Durch diese Rückwärtsbewegung erfolgt ein Umgreifen der angeformten Verlängerung 7 des Werkzeugkegels 6 durch die Zange 8. Somit wird der Kegel 6 von einer Zugkraft beaufschlagt, die den Kegel 6 fest in der konischen Ausnehmung 5 der Spindel 4 verriegelt. In dieser Lage kann über die Antriebsscheibe 10 die Spindel 4 und das Werkzeug 6, das fest in der konischen Ausnehmung 5 zur Durchführung des Beabeitungsvorganges verriegelt ist, in Drehbewegung versetzt werden.

Soll das Werkzeug entriegelt werden, um den Konus 6 des Werkzeuges von der konischen Ausnehmung 5 (wie in Fig. 2 dargestellt) zu lösen, so wird bei stillstehender Spindel 4 der steuerbare Motor 23 so angetrieben, daß die Präzisionsgewindespindel 24 über den abstehenden Arm 20 die Spindelhülse 1, die Spindel 4 und auch die Steuerstange 9 nach rückwärts, in Richtung des Pfeils (f), verschiebt.

Demzufolge stößt die Verdickung 12 an der Anschlagfläche 19 an. Das Federmittel 14 wird zusammengedrückt und die Zugwirkung, die vorher durch die Feder 14 auf die Stange 9 ausgeübt wurde, wird aufgehoben. Das rückwärtige Ende der Steuerstange 9, bestehend aus Verdickung 12 und Verlängerung 11 ist nach Anschlagen gegen die Fläche 19 nicht mehr in der Lage, Axialbewegungen durchzuführen. Es erfolgt aber dann über eine gewisse Wegstrecke eine Axialverschiebung zwischen Spindel 4 und Spindelhülse 1, so daß die Zange 8 in eine Erweiterung 25 der Spindel 4 einfährt, und zwar gleichzeitig mit der rückwärtigen Verlängerung 7 des Konus 6. Die Erweiterung 25 erlaubt der Zange 8, sich ungehindert zu öffnen, um das Endstück der Verlängerung 7 des Konus 6 vom Formschluß mit der Zange 8 zu lösen.

Ferner wird einem Schiebestück 26 ermöglicht, auf die Verlängerung 7 des Konus 6 einzuwirken, um diesen aus dem konischen Sitz 5 zu lösen.

Nach Entfernen des den Konus 6 aufweisenden Werkzeuges aus der Spindel 4 kann ein neues Werkzeug 6 in die konische Ausnehmung 5 eingesetzt werden. Der Motor 23 wird in entgegengesetzter Richtung zum Pfeil f angetrieben und über den abstehenden Arm 20 wird die Spindelhülse 1 erneut in die in Fig. 1 dargestellte Stellung verfahren. In dieser Stellung ist die Verdickung 12 erneut gegenüber der Anschlagfläche 19 auf Abstand gebracht, und der vorgespannten Feder 14 wird es ermöglicht, sich erneut zu entspannen, um mit einer Zugkraft auf die Steuerstange 9 einzuwirken. Dadurch greift die Zange 8 um das verdickte Endstück der Verlängerung 7 des Konus 6, um das Werkstück erneut im konischen Sitz 5 zu verriegeln.

Im Anschluß kann die Spindel 4 über die Antriebsscheibe 10 in Drehbewegung versetzt werden, um erneut Bearbeitungsvorgänge durchzuführen.

Der vorangegangenen Beschreibung kann entnommen werden, daß durch die gesteuerte Bewegung der Spindelhülse 1 sowie der zugehörigen Spindel 4 in Längsrichtung und durch Vorsehung einer Verdickung 12 an der Verlängerungsstange 11, die mit der Steuerstange 9 wirkverbunden, und gegen die Anschlagfläche 19 bewegbar ist, zur Überwindung der Zugwirkung der Feder 14, die Möglichkeit geschaffen wird, über eine gesteuerte Axialbewegung der Spindelhülse 1 die Zange 8 zum Verriegeln des Werkzeuges zu betätigen bzw. ihre Funktion aufzuheben. Somit kann der Konus 6 des Werkzeuges in der Spindel 4 einer Werkzeugmaschine verriegelt bzw. entriegelt werden. Dank der Möglichkeit, auf übliche hydraulische Einrichtungen zum Verschieben der Steuerstange 9 verzichten zu können, bleibt das rückwärtige Ende der Spindel 4 und somit die Steuerstange 9 selbst und deren Verlängerungsstange 11 frei von zusätzlichen, wegversperrenden Einrichtungen. Somit kann die Steuerstange 9 sowie deren Verlängerungsstange 11 dazu verwendet werden, dem Werkzeug z. B. eine Kühlflüssigkeit zuzuführen. Eine derartige Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt, der zu entnehmen ist, daß sowohl die Steuerstange 9 als auch deren Verlängerungsstange 11 korrespondierende Durchgangsbohrungen 27 aufweisen, die sich bis zum Konus 6 des Werkzeuges (nicht dargestellt in Fig. 3) erstrecken.

Am Ende der Verlängerungsstange 11 (Fig. 3) ist ein drehbares Kupplungsstück 28 mit einem Stutzen 29 vorgesehen, dem über eine Rohleitung 30 Kühlflüssigkeit, Preßluft oder Öl zum Zuführen an die Werkzeugspitze zuleitbar ist.

Wie der Fig. 4 entnommen werden kann, ist bei einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, daß die Spindelhülse 1 an ihrem rückwärtigen Ende einen Gewindestutzen 50 aufweist, dessen Gewinde 51 mit einer Hülse 52 wirkverbunden ist, die ein Außengewinde aufweist. In vorteilhafter Weise sind diese als Kugelumlauftrieb mit Spindel und Kugelumlaufmutter dargestellt.

Die Hülse 52 ist mit einem Zahnrad 53 wirkverbunden, das mit einem Zahnriemen 54 in Wirkverbindung steht, der über ein Zahnrad 55 mit einem steuerbaren Antriebsmotor 56 wirkverbunden ist. Der steuerbare Motor 56 wird in vorteilhafter Weise von einem Gleichstrommotor gebildet, der mit der NC-Steuereinheit der Werkzeugmaschine in Wirkverbindung steht.

Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß die Axialverschiebung der Hülse 1 über einen konzentrisch angeordneten Antrieb erfolgt. Es sind keine Kippmomente zu erwarten, die dann auftreten könnten, wenn die Hülse 1 über die in Fig. 2 dargestellten Antriebsmittel angetrieben würde.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum automatischen Verriegeln und Entriegeln eines Werkzeuges in der Aufnahme der Spindel einer Werkzeugmaschine mit einer Steuerstange, die im Inneren der Spindel angeordnet ist und der eine zangenartige Vorrichtung zum Verriegeln des Werkzeuges zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstange (9) zum Verschieben der zangenartigen Vorrichtung (8) an ihrem der Aufnahme abgewandten Ende eine Verdickung (12) trägt, die als Anlage für ein vorgespanntes Federmittel (14) dient, daß das Federmittel (14) mit seinem anderen Ende an einem Anschlag (15) der Spindel (4) anliegt und die Verdickung (12) der Steuerstange (9) in Anlage zu einem ortsfesten Anschlag (19) bringbar und die Spindelhülse (1) zur Aufnahme der Spindel (4) mit einem Verschiebeantrieb (20, 24, 23, 50-56) zur gesteuerten Verschiebung der Spindelhülse (1) in Axialrichtung wirkverbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der Steuerstange (9) über eine Schraubverbindung (40) mit einer Verlängerungsstange (11) verbunden ist, welche die Verdickung (12), an der das Federmittel (14) anliegt, trägt und auf deren rückwärtiges Ende die Verdickung (12) aufgeschraubt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickung (12), die Verlängerung (11) sowie das Federmittel (14) in einer Kammer angeordnet sind, die vom Gehäuse (18) der Werkzeugmaschine gebildet ist und die rückwärtige Wand der Kammer (17) die Anschlagfläche (19) für die Verdickung (12) bildet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelhülse (1) für den Angriff des Verschiebeantriebs einen radial abstehenden Arm (20) aufweist, der in einer fensterartigen Öffnung (21) des Gehäuses (22) der Maschine verschiebbar angeordnet ist und der Arm (20) mit dem als Präzisionsspindeltrieb gestalteten Verschiebeantrieb wirkverbunden ist, der von einem steuerbaren Motor angetrieben ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstange (9) und deren Verlängerungsstange (11) eine Axialbohrung (27) aufweisen, die sich bis zum Kegel (6) des Werkzeuges erstreckt und daß mit dem freien Ende der Verlängerungsstange (11) eine Vorrichtung zum Zuführen einer Bearbeitungsflüssigkeit verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelhülse (1) mit einem Gewindestutzen (50) verbunden ist, der ein Innengewinde (51) aufweist, das mit einem Außengewinde einer Hülse (52) in Wirkverbindung steht und die Hülse (52) mit einem Zahnrad (53) wirkverbunden ist, daß mit einem steuerbaren Motor (56) wirkverbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federmittel (14) spindelseitig an dem Anschlag (15) eines an der Spindel (4) festgelegten Endstückes (16) abgestützt ist.