DE4401779C2 - Löseeinrichtung für ein mittels einer eine Spanneinrichtung umfassenden Werkzeug-Aufnahme einer Werkzeugmaschine gelagertes Werkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Löseeinrichtung für ein mittels einer eine Spanneinrichtung umfassenden Werkzeug-Aufnahme einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Fräs-, Bohr- oder Tieflochbohrmaschine, gelagertes Werkzeug, umfassend ein mindestens aus einem durch ein Druckmedium beaufschlagbaren Kolben bestehendes Kolbensystem, das eine auf die Spannein­ richtung direkt und/oder indirekt einwirkende Kolbenstange verschiebt, wodurch die Spanneinrichtung den Werkzeugträger und damit das Werkzeug freigibt und aus der Werkzeug-Aufnahme löst.

Derartige Löseeinrichtungen sind aus dem DE-GM 91 07 127 sowie aus der Praxis allgemein bekannt und werden dazu verwendet, ein mechanisch über eine Spanneinrichtung in Form eines Einbauspanners in einer Spin­ del eingespanntes Werkzeug zu lösen. Bei den aus der Praxis bekannten Löseeinrichtungen umgreift eine Spannzange des Einbauspanners einen Anzugbolzen eines Werk­ zeugträger und zieht diesen gemeinsam mit dem Werkzeug über ein Tellerfederpaket ständig in die Spindel, die im Einzug­ bereich als Kegel ausgebildet ist, hinein. Da sich die Spin­ del im Betrieb der Werkzeugmaschine dreht, ist die Löseein­ richtung während des Betriebes von der Spindel getrennt und stehend gelagert. Dazu ist die Löseeinrichtung federnd und in sich axial verschiebbar in einem Festlager aufgenommen. Beim Lösevorgang für das Werkzeug hintergreift die Löseeinrichtung infolge des im Kolbensystem anstehenden Druckes und ihrer Verschiebbarkeit einen mit der Spindel verbundenen Adapter, so daß ein beim Lösevorgang entstehender Kraftfluß die Lager für die Spindel nicht belastet. Während des Betriebes der Werkzeugmaschine entsteht zwischen dem kegelig ausgeführten Werkzeugträger und dem diesen umgebenden Spindelbereich der Werkzeug-Aufnahme eine Art Preßverband, obwohl der Verbund zwischen Spindel und Werkzeugträger an sich nicht selbst­ hemmend ausgebildet ist. Ursache dieses Preßverbandes sind z. B. Einflüsse wie Spindelausweitung durch Fliehkräfte, Reibungswärme der Spindellager, ständig anstehende Einzugs­ kraft, Abkühlen des Werkzeuges durch Kühlschmiermittel etc. Die durch den Preßverband entstehende Haltekraft ist erheb­ lich und gewinnt bei den steigenden Spindeldrehzahlen moder­ ner Maschinen eine immer größere Bedeutung. Sie ist maßgeb­ lich entscheidend für die Dimensionierung der diesen Verbund aufhebenden Löseeinrichtungen. Somit sind bisher verwendete Löseeinrichtungen oftmals groß dimensioniert und demzufolge teuer in ihrer Herstellung.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, eine herabgesetzte Dimensionierung der Löseeinrichtung bei zugleich sicherem Lösen des Werkzeu­ ges bzw. des Werkzeugträgers aus der Werkzeug-Aufnahme zu erreichen.

Diese Aufgabe wird mit einer Löseeinrichtung der eingangs ge­ nannten Art dadurch gelöst, daß zusätzlich zu dem Kolbensy­ stem mindestens eine beschleunigte Masse direkt und/oder indirekt einen schlagartigen, mechanischen Impuls auf die Spanneinrichtung und damit das Werkzeug bzw. den Werkzeug­ träger ausübt. Damit ist in Erfüllung der Aufgabenstellung eine Löseeinrichtung für eine Werkzeugmaschine, insbesondere einer Bohr-, Fräs- oder Tieflochbohrmaschine geschaffen, die bei hoher Betriebssicherheit ein zuverlässiges Lösen des im Rahmen der Bearbeitung von Werkstücken entstandenen kraft- und/oder reibschlüssigen Verbundes zwischen dem Werkzeugträ­ ger und der Werkzeug-Aufnahme ermöglicht. Eine solche Löse­ einrichtung ist kostengünstiger als bisherige zur Verfügung zu stellen, da die Baugröße gegenüber herkömmlichen Löseein­ richtungen reduziert werden kann.

Vorteilhafterweise kann die beschleunigte Masse als separat und unabhängig vom Kolbensystem druckbeaufschlagbarer Schlag­ kolben ausgebildet sein. Ein solcher ist fertigungsgünstig bereitzustellen und bei sicherem mechanischem Energieeintrag auf die Spanneinrichtung einfach antreib- und steuerbar.

Um den formschlüssigen Verbund zwischen Werkzeugträger und Spanneinrichtung wirkungsvoll aufheben zu können, kann das Kolbensystem drei fest mit der Kolbenstange wirkverbundene, in Reihe hintereinander angeordnete Kolben umfassen. Dadurch können hohe Kräfte aufgebracht werden, so daß die als Einbau­ spanner ausgebildete Spanneinrichtung innerhalb der Spindel gegen die Kraft eines Tellerfederpaketes verschoben werden kann, wodurch sich eine Spannzange des Einbauspanners zur Freigabe eines Anzugbolzens des Werkzeugträgers öffnet.

Vorteilhafterweise kann der Schlagkolben unabhängig von dem Kolbensystem auf der Kolbenstange verschiebbar sein. Diese Ausführungsform ist besonders herstellungs- und fertigungs­ günstig, da der Schlagkolben auf der Kolbenstange gleiten kann und somit zusätzliche Führungen nicht erforderlich sind.

Da die Kolbenstange zur Lösung des formschlüssigen Verbundes zwischen Werkzeug und Spanneinrichtung an letzterer zur Anla­ ge gebracht wird, kann der Schlagkolben zur Erreichung einer kompakten Ausbildungsform der Löseeinrichtung auf einen Kol­ benstangenabsatz der Kolbenstange aufschlagbar sein, wobei der mechanische, schlagartige Impuls von der Kolbenstange über die Spanneinrichtung unmittelbar auf das Werkzeug bzw. den Werkzeugträger weitergeleitet und diese unter Aufhebung des kraft- bzw. reibschlüssigen Verbundes aus der Spindel heraus löst wird. Ein solcher Kolbenstangenabsatz dient wei­ terhin der Rückführung/Mitnahme des Schlagkolbens in die Ausgangsposition, wenn die Kolbenstange durch einen Kolben des Kolbensystems wieder zurückgefahren wird.

Vorteilhafterweise kann das Kolbensystem bei Druckbeaufschla­ gung den formschlüssigen Verbund zwischen einer Spannzange eines Einbauspanners und einem Anzugbolzen des Werkzeugträ­ gers lösen und der Schlagkolben zusätzlich den im Betriebs­ zustand entstandenen kraft- und/oder reibschlüssigen Verbund zwischen Werkzeugträger und einer diesen aufnehmenden Spindel lösen. Somit ist die erfindungsgemäße Löseeinrichtung für allgemein übliche und in der Praxis eingesetzte Spanneinrich­ tungen geeignet.

Die Löseeinrichtung ist mit relativ geringem Energiebedarf betreibbar, wenn als Druckmedium Luft verwendet wird. Dabei ist trotz der Kompressibilität von Luft eine hohe Betriebs­ sicherheit gewährleistet. Für eine solche pneumatische Löse­ einrichtung sind im übrigen aufwendige Dichtungen, wie sie zum Beispiel für hydraulische Löseeinrichtungen verwendet werden müßten, nicht erforderlich.

Vorteilhafterweise kann die Löseeinrichtung und die Spannein­ richtung in Form der Spindel über einen Adapter wirkverbunden sein. Die Anordnung der Löseeinrichtung über einen Adapter ermöglicht eine Trennung von Spanneinrichtung und Löseein­ richtung während des Betriebes der Werkzeugmaschine, d. h., wenn sich die Spanneinrichtung dreht, ist die Löseeinrichtung von ihr getrennt und muß nicht mitbewegt werden. Dazu ist die Löseeinrichtung in einem separaten Festlager angeordnet.

Zur einfachen Handhabung und Montage kann der Adapter mit der Spindel verschraubt sein.

Vorteilhafterweise kann die Löseeinrichtung gegenüber dem Adapter verschiebbar ausgebildet sein und diesen bei Druck­ beaufschlagung des Kolbensystems beim Lösen des Werkzeuges hintergreifen. So ist ein "geschlossener" Kraftfluß Spindel- Löseeinrichtung-Einbauspanner-Spindel erreichbar und die Lager für die Spindel werden beim Lösevorgang nicht belastet.

Sie können demzufolge kleiner dimensioniert werden, wodurch sich weitere Kosten einsparen lassen.

Die Kolbenstange kann Luftzuführöffnungen umfassen, die der Luftzuführung zu dem Kolbensystem und dem Schlagkolben die­ nen. Damit ist eine besonders günstige Luftzuführung ohne weitere zusätzliche Bauelemente ermöglicht.

Der Schlagkolben ist ohne zusätzliche Steuerungsmaßnahmen be­ aufschlagbar, wenn die Luftzufuhröffnungen für die Druckluft­ zufuhr zu dem Schlagkolben so in der Kolbenstange eingebracht sind, daß eine Druckbeaufschlagung des Schlagkolbens erst nach Betätigung des Kolbensystems und daraus resultierender Verschiebung der Kolbenstange erfolgt. D.h. erst wenn die Kolbenstange um einen bestimmten Weg verschoben ist, kommt die Luftzufuhröffnung für den Schlagkolben in dessen Bereich, so daß die Druckluft in den entsprechenden Zylinder geleitet werden kann.

Die Kolbenstange kann mindestens eine weitere Öffnung umfas­ sen, die einer Druckluftbeaufschlagung mindestens eines der Kolben des Kolbensystems zwecks Rückführung der Kolbenstange dient. Somit ist die Löseeinrichtung wie ein doppelt wirken­ der Pneumatikzylinder ausgebildet, wobei zum Rückführen des Kolbensystems nur Dichtungskräfte überwunden werden müssen. Diese Rückführungs-Bewegung wird zusätzlich durch das Teller­ federpaket im Einbauspanner unterstützt.

Eine besonders praktische Reinigungsmöglichkeit für den Auf­ nahmebereich der Werkzeugträger ist geschaffen, wenn in der Kolbenstange ein Rohr angeordnet ist, das der Durchführung eines Reinigungsmediums durch die Löseeinrichtung und die Spanneinrichtung zu diesem Bereich dient. Dazu ist selbstver­ ständlich eine entsprechende Öffnung in der Spanneinrichtung vorzusehen. Vorteilhafterweise wird Druckluft als Reinigungs­ medium verwendet.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen oder -möglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele hervor. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittdarstellung auf eine erfin­ dungsgemäße Löseeinrichtung, wobei diese über einen Adapter mit einer in einem Spindelstock gelagerten Spanneinrichtung wirkverbunden und ein Werkzeugträger fest in der Spanneinrichtung gespannt ist,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung mit formschlüssig freigegebenen Werkzeugträger, wobei durch eine Kolbenstange der Löseeinrichtung Spannzangen der Spanneinrichtung geöffnet sind und

Fig. 3 eine Schnittdarstellung mit druckbeauf­ schlagtem Schlagkolben, der auf einem Kolbenstangenabsatz zum Anschlag gebracht ist und während dieses Anschlages durch Eintrag mechanischer Schlagenergie den kraftschlüssigen Verbund zwischen Werkzeugträger und Spindel gelöst hat.

Eine in Fig. 1 dargestellte Löseeinrichtung 1 ist über einen Adapter 11 mit einer in einem Spindelstock 13 gelagerten Spanneinrichtung 12 wirkverbunden. Die Löseeinrichtung 1 um­ faßt ein aus drei hintereinander angeordneten Kolben beste­ hendes Kolbensystem 2, das mit einer Kolbenstange 3 wirkver­ bunden ist. Die einzelnen Kolben des Kolbensystems 2 sind in Zylindern 5 verschiebbar angeordnet. Die Kolbenstange 3 der Löseeinrichtung 1 weist einen Kolbenstangenabsatz 10 auf, der dem Anschlag eines von der Kolbenstange 3 geführten Schlag­ kolbens 7 dient. In der Kolbenstange 3 sind Luftzuführöffnun­ gen 6 eingebracht, die die erforderliche Luft zur Aufbringung der benötigten Druckkraft in die Zylinder 5 und zu einem Zylinder 9 für den Schlagkolben 7 führt. Der Schlagkolben 7 ist dabei separat in dem Zylinder 9 geführt und unabhängig vom Kolbensystem 2 beaufschlagbar. Zusätzlich ist in der Kolbenstange 3 ein Rohr 20 gelagert, durch das Druckluft als Reinigungsmedium für den Aufnahmebereich eines Werkzeugträ­ gers 17 geführt werden kann. Die Löseeinrichtung 1 ist in einem Festlager 4 angeordnet und gegenüber dem Adapter 11 verschiebbar ausgebildet. Dabei ist in dieser Figur die Löse­ einrichtung 1 mechanisch vom Adapter 11 gelöst, so daß die in einer Spindel 14 des Spindelstockes 13 gelagerte, als Einbau­ spanner 8 ausgebildete Spanneinrichtung 12 über nicht darge­ stellte Antriebsmittel in Rotation gebracht werden kann, ohne daß sich die Löseeinrichtung 1 mitdreht. Der in der Werkzeug- Aufnahme 21 angeordnete Einbauspanner 8 umfaßt Spannzangen 16, die den Werkzeugträger 17 über einen Anzugbolzen 19 verspannen. Der Werkzeugträger 17 und die Spindel 14 sind im Bereich ihrer Zusammenführung kegelartig ausgebildet. Weiter­ hin umfaßt der Einbauspanner 8 ein Tellerfederpaket 18, das ständig eine Einzugskraft auf den Werkzeugträger 17 ausübt. Die Spindel 14 ist über Spindellager 15 im Spindelstock 13 gelagert.

In Fig. 2 ist der Formschluß zwischen Werkzeugträger 17 und Spannzange 16 des Einbauspanners 8 gelöst, indem das Kolben­ system 2 die Kolbenstange 3 in die Spindel 14 hineinver­ schiebt, wodurch der Einbauspanner 8 in allgemein üblicher und bekannter Weise unter Zusammendrückung des Tellerfeder­ paketes 18 verschoben wird und sich die Spannzangen 16 öff­ nen. Die einzelnen Kolben des Kolbensystems 2 haben sich in ihren Zylindern 5 in Richtung zum Spindelstock 13 bis zu ihren jeweiligen Endanschlägen verschoben. Diese Verschiebe­ bewegung wird durch Druckluftzufuhr über die Luftzuführöff­ nungen 6 und Einwirkung auf die Kolben realisiert. Bei dieser Druckluftzufuhr wird die in sich verschiebbar ausgebildete Löseeinrichtung 1 mit dem Adapter 11 verhakt, d. h. sie hin­ tergreift ihn, so daß sich ein Kraftfluß Spindel-Löseein­ richtung-Einbauspanner-Spindel ergibt. Dies ist im Hin­ blick auf die Dimensionierung der Spindellager 15 von großer Bedeutung.

Um den im Betrieb der Werkzeugmaschine entstandenen kraft­ schlüssigen Verbund zwischen Werkzeugträger 17 und Spindel 14 der Werkzeug-Aufnahme 21 aufzuheben, ist entsprechend Fig. 3 der Schlagkolben 7 separat druckbeaufschlagt worden, wobei er als beschleunigte Masse auf den Kolbenabsatz 10 aufschlägt und so einen mechanischen Schlagimpuls auf die Spanneinrich­ tung 12 gibt. Dieser wird auf die Werkzeugträger 17 übertra­ gen, so daß sich ein vollkommenes Lösen des Werkzeugträgers 17 aus der Spindel 14 ergibt.

Claims (15)

1. Löseeinrichtung für ein mittels einer eine Spanneinrich­ tung umfassenden Werkzeug-Aufnahme einer Werkzeugmaschi­ ne, insbesondere einer Fräs-, Bohr- oder Tieflochbohrma­ schine, gelagertes Werkzeug, umfassend ein mindestens aus einem durch ein Druckmedium beaufschlagbaren Kolben be­ stehendes Kolbensystem, das eine auf die Spanneinrichtung direkt und/oder indirekt einwirkende Kolbenstange ver­ schiebt, wodurch die Spanneinrichtung den Werkzeugträger und damit das Werkzeug freigibt und aus der Werkzeugaufnahme löst, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem Kol­ bensystem (2) mindestens eine beschleunigte Masse direkt und/oder indirekt einen schlagartigen, mechanischen Im­ puls auf die Spanneinrichtung (12) ausübt.

2. Löseeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die beschleunigte Masse als separat und unabhängig vom Kolbensystem (2) druckbe­ aufschlagbarer Schlagkolben (7) ausgebildet ist.

3. Löseeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbensystem (2) drei fest mit der Kolbenstange (3) wirkverbundene, in Reihe hintereinander angeordnete Kolben umfaßt.

4. Löseeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schlagkolben (7) unabhängig von dem Kolbensystem (2) auf der Kolbenstange (3) verschiebbar ist.

5. Löseeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schlag­ kolben (7) auf einen Kolbenstangenabsatz (10) der Kolben­ stange (3) aufschlagbar ist.

6. Löseeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kol­ bensystem (2) bei Druckbeaufschlagung den formschlüssigen Verbund zwischen einer Spannzange (16) eines von der Spanneinrichtung (12) umfaßten Einbauspanners (8) und einem Anzugbolzen (19) des Werkzeugträgers (17) und der Schlagkolben (7) den im Betriebszustand entstandenen kraft- und/oder reibschlüssigen Verbund zwischen Werk­ zeugträger (17) und einer diesen aufnehmende Spindel (14) löst.

7. Löseeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß als Druckmedium Luft verwendet wird.

8. Löseeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie über einen Adapter (11) mit der Spindel (14) wirkverbunden ist.

9. Löseeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Adapter (11) mit der Spindel (14) verschraubt ist.

10. Löseeinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie gegenüber dem Adapter (11) verschiebbar ausgebildet ist und bei Druck­ beaufschlagung des Kolbensystems (2) beim Lösen des Werk­ zeuges bzw. des Werkzeugträgers (17) den Adapter (11) unter Bildung eines Kraftflusses zwischen Spindel-Löse­ einrichtung-Einbauspanner-Spindel hintergreift.

11. Löseeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kolbenstange (3) Luft­ zufuhröffnungen (6) für die Luftzuführung zu dem Kolben­ system (2) und dem Schlagkolben (7) umfaßt.

12. Löseeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Luftzufuhröffnungen (6) für die Druckluftzufuhr zu dem Schlagkolben (7) so in der Kolbenstange (3) angeordnet sind, daß eine Druckbe­ aufschlagung des Schlagkolbens (7) erst nach Betätigung des Kolbensystems (2) und daraus resultierender Verschie­ bung der Kolbenstange (3) erfolgt.

13. Löseeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kolbenstange (3) min­ destens eine weitere Öffnung umfaßt, die einer Druckluft­ beaufschlagung eines der Kolben des Kolbensystems (2) zwecks Rückführung der Kolbenstange (3) dient.

14. Löseeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kolbenstange (3) ein Rohr (20) angeordnet ist, das der Durchführung eines Reinigungsmediums durch die Löseein­ richtung (1) und die Spanneinrichtung (12) zu dem Aufnah­ mebereich des Werkzeugträgers (17) dient.

15. Löseeinrichtung nach Anspruch 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Reinigungsmedium Druckluft verwendet wird.