DE7333020U - Vorrichtung zum einspannen von werkzeugen - Google Patents

Description

Malkastenstraße 2 DIPL.-ING. ALEX STE NG ER

DIPL.-INC. WOLFRAM WATZKE Dipl.-Ing. Heinz J. Ring

Unser ZeiAen: U 291 Datum: _1Q ^ _Septeraber

Paul Foricardt Kommanditgesellschaft« 4000 Düsseldorf,

RosenatraSe 44-46

Vorrichtung zu» Einspannen von Werkzeugen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspannen von einen konischen Schaft aufweisenden und mit einem an dessen Ende hervorstehenden Spannkopf versehenen Werkzeugen in einer Spindel einer Werkzeugmaschine mittels eines in einer zentralen Bohrung der Spindel längsverschiebbar gelagerten Spannelements« das über eine Zugstange mit dem Spannkopf des in eine Aufnahmebohrung der Spindel einziehbaren Werkzeuges zusammenwirkt.

Es sind bereits Vorrichtungen der voranstehend beschriebenen Art bekannt, bei denen das Spannelement durch eine Feder in die Spannstellung und gegen den Druck der Feder in die Lösestellung verschiebbar ist, in welcher die Kupplung zwischen dem Werkzaugschaft und dem Spannelement lösbar ist. Die Verschiebung des Spannelements zum Lösen erfolgt durch einen am hinteren Ende angeordneten stationären Druckmittelzylinder. Die Verriegelung des Werkzeuges an der Spindel geschieht durch Kugeln, welche den am hinteren Ende hervorstehenden Spannkopf des Werkzeuges umfassen.

Diese bekannte Vorrichtung zum Einspannen von Werkzeugen besitzt den Nachteil, daß die vorgesehenen Federn Inabesondere bei schwerer Zerspanung und sehne11laufenden Werkzeugmaschten nicht in der Lage sind, das Werkzeug mit der ausreichenden Haltekraft in der Spindel festzuhalten; eine Vergrößerung der Rderkraffc ist wegen des damit verbundenen größeren Raumbedarfes

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infolge der beschränkten Raumverhältnlsse nicht möglich.Auch der Kugelmechaniscus zum Arretieren des Spannkopfes kann keine hohen Kräfte übertragen« so daß auoh aus diesem Grunde nur eine ungenügende Haltekraft des Werkzeuges an der Spindel erfolgt. Schließlich wird die Haltefraft der das Werkzeug einspannenden Federn nahezu aufgehoben« wenn sogenannte rückwärtige Schnittkräfte auftreten« die das Werkzeug nicht in Richtung auf die Spindel belasten« sondern eine resultierende Kraft zur Folge haben, welche das Werkzeug versucht, aus der Spindel herauszuziehen. Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß ein Lösen des Werkzeuges bei verschiebbaren Spindeln nur in der axialen Ausgangsposition möglich ist, da der stationäre Druckmittelzylinder bei ausgefahrener Stellung der Spindel das erwähnte Federpaket und somit den Spannmechanismus nicht lösen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die voranstehend beschriebenen Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welche eine schnelle und sichere Einspannung des Werkzeuges ergibt und mit welcher die richtige Einspannung des Werkzeuges überwacht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung 1st dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange durch einen mit der Spindel umlaufenden, doppeltwirkenden Spannzylinder längsverschiebbar 1st« der Über ein stillstehendes« auf einer an Zylindergehäuse befestigten Zuführwelle gelagertes Überleitungsgehäuse an «In· Druckmittelquell· angeschlossen ist.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zum Einspannen von Werkzeugen besitzt ein-e hohe Einspannkraft, die nicht durch Feiern, sondern durch den Druck eines Druckmittels erzeugt wird und deshalb ausreichend groß gewählt werden kann, ohne daß hierzu besondere bauliche Gegebenheiten erforderlich sind. Da sich der Spannkrafterzeuger außerhalb der Spindel befindet, 1st eine so ausreichende Dimensionierung des Zylinders und des Druckmittelüberleitungsgehäuses raöglioh, daß außergewöhnlich kurz· Spannzeiten erzielt werden.

Weiterhin ist keine besondere Stellung der Spindel für das Lösen des Spannelamentes erforderlich, so daß auch axial verschiebbare Spindeln, beispielsweise von Fräs- und Bohrwerken, in Jeder beliebigen Stellung mit einem neuen Werkzeug bestückt «erden können.

Um ein Ingangsetzen der Spindel nur dann zu gewährleisten,wenn das Jeweilige Werkzeug richtig eingespannt ist, 1st gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung in einer zentralen Bohrung der Zugstange, des Kolbens und der Zu^.'Uhrwelle eine Fühlstange angeordnet, die mit ihrem vorderen Ende mit &n einzuspannenden Werkzeug und mit ihrem hinteren Ende mit einem Wegschalter zusammenwirkt. Der Wegsch&lter sorgt durch eine entsprechende Einstellung dafür,dafl die Spindel erst in Drehung versetzt werden kann, wenn sich das Werkzeug in der ordnungsgemäßen Einspannstellung befindet.

Um die Sicherheit der Einspannung des Werkzeuges mittels des doppeltwirkenden Spannzylinders zu erhöhen» ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung der Kolben des Spannzylinders zwischen zwei Anschlägen der Zugstange axial verschiebbar gelagert und durch «ine in Spannrichtung wirkende Feder belastet. Durch diese im Zusammenhang mit einem selbsttätigen Ventilsystem wirkende Feder wird selbst bei Ausfall der Druckmittelquelle und bei nachlassendem Druck innerhalb des Spannzylinders, beispielsweise infolge Undichtigkeiten, sichergestellt, daß über einen längeren Zeitraum die erforderliche Spannkraft aufrechterhalten wird, da die den Kolben belastende Feder eine Druckerhöhung bewirkt, die insbesondere bei einer hydraulischen Ausführung des Spannzylinder β im Falle von Leckverlusten von Wichtigkeit 1st.

Kit der Erfindung wird weiterhin vorgeschlagen, die die Fühlstange Aufnehmende zentrale Bohrung über einen Ansohlußstutzen des Überleitungsgehäuses an eine Druckluftquelle anzuschließen. Hierdurch wird die Möglichkeit gegeben, die konische Aufnahmebohrung der Spindel beim Werkzeugwechsel mittels Druckluft fre!zublasen* wodurch eine hohe Rundlaufgenauigkeit erzielt wird.

Sei einer bevorzugten AusfUhrungsform sind auf da« vordere Ende der Zugstange eine geschlitzte Spannpatrone und ein Auswerfer

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aufgesetzt, wodurch einerseits eine einfache und slohere Eineparjvur.g des Werkzeuges mittels seines Spannkopfes sichergestellt und andererseits ein schnellstmögliches Auswerfen des gebrauchten Werkzeuges erreicht wird.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungagemässen Vorrichtung dargestellt, und χ,χιλγ zeigen:

Pig. 1 einen Längsschnitt durch die gesamte Vorrichtung alt ordnungsgemäß eingespanntem Werkzeug und

Pig. 2 einen Teilschnitt entsprechend der Pig.l wälirend des Einsetzens eines neuen Werkzeuges.

Der Längsschnitt nach Pig.l zeigt nicht nur die mit starken Linien gezeichnete Vorrichtung, sondern mit dünneren Linien auch diejenigen Teile eines FrUs- und Bohrwerkes, die zum Verständnis der Erfindung notwendig sind. So ist eine Spindel 1 zu erkennen, we lc he fiber zwei Kegelrollenlager in einem Spindelgehäuse 2 gelagert ist. Der Antrieb der Spindel 1 erfolgt über zwei Kegelräder 3, von denen das eine auf der Spindel 1 befestigt und das andere im Spindelgehäusa 2 drehbar gelagert ist. Im vorderen Ende der Spindel 1 ist eine kegelige Aufnahinebohrung für den Steilkegelschaft 4a eines Werkzeuges 4 ausgebildet, das beim dargestellten Ausführungsbcispiel als Fräswerkzeug gezeichnet ist. Die drehfeste Verbindung zwischen dem Werkzeug 4 und der Spindel 1 geschieht durch einen an der Spindel 1 vorgesehenen Mitnehmernocken la, welcher in eine entsprechende Aussparung 4b dee Werkzeuges eingreift·

Das Werkzeug 4 ist mit einem Adapter 5 versehen, der einen Spannkopf 5a aufweist. Dieser Spannkopf vrird von einer geschlitzten Spannpatrone 6 umgriffen,die zusammen mit einem Auswerfer 7 am vorderen Ende eir.er Zugstange 8 angeordnet ist# Auf de» hinteren Ende der Zugstange 8 ist zwischen einem Plansch 8a und eine» Sicherungsring 8b ein Kolben 9 axial verschiebbar angeordnet, der durch «Ine Tollerfeder 9a belastet 1st« Der Kolben 9 befindet sloh

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in einem ZylindergehUuse Io eines Spannsylinders, der entweder mit Druckluft oder Druckflüssigkeit betätigt wird und doppeltwirkend ausgebildet ist. Das vordere Ende dea Zylindergehäuses ist durch einen Gehliusedeokel loa verschlossen, durch den die Zugstange 8 hindurchgeführt ist. Die Befestigung des Spannzylinders an der Spindel 1 erfolgt duroh Zwischenschaltung eines Zwischenstückes 11.

Die Zufuhr des Druckmittels von einer ortsfesten Druckmittelquelle zu den beiden Seiten des Kolbens 9 geschieht mittels eines über« leitungsgehäuses 13, welches auf einer Zuftlhrwelle 12 gelagert ist, die an der hinteren Stirnseite des ZyIIndergehäuses Io befestigt ist und der.genäB ebenso wie das Zylindergehause Io mit dea Kolben 9 zusammen alt der Spindel 1 umläuft. Das Oberleitungsgehäuse IJ läuft dagegen nicht mit den an der Spindel 1 befestigten Teilen ura, sondern nimmt lediglich an eventuellen axialen Verschiebungen der Spindel 1 teil. Das überleitungsgehäuse \J> ist mit zwei Druckmittelanschlüssen 14 und 15 versehen, welche in Ringnuten l4a bzw. 15a münden. Diese Ringnuten l4a bzw. 15a stehen ständig mit Überleitungsbohrungen l6 bzw. 17 in Verbindung» die innerhalb der Zuführwelle 12 und des Zylindergehäuses Io verlaufen und zum kolbenstangenseitisen bzw. deckelseitigen Zylinderraum führen. In beide Überleitungsbohrungen 16 bzw. 17 ist ein Sicherheitsrückschlagventil 18 eingeschaltet, das bei einer Störung der Druckmittelzufuhr, beispielsweise durch Ausfall der Druckmittelquelle oder Bruch einer an die Druckraittelanschlüsse 14 oder 15 angeschlossenen Leitung sofort zu einem Verschließen des unter Druck stehenden Zylinderrauices führt. Bei der Verwendung eines flüssigen Druckmittels wird anfallende Leckage duroh einen Ansohluß 19 abgeleitet·

Sowohl die Zugstange 8 als auch der Kolben 9» die entsprechenden Teile des Zylindergehäuaes Io und die Zuführwelle 12 sind mit einer zentralen Bohrung versehen, in der sich eine Fühlstange befindet. Diese Fühlstange 2o wirkt mit ihrem vorderen Ende mit dem

Spannkopf 5a des Werkzöugee 5 und mit ihrem hintören Ende mit dem SohaltachiGber 21» eines Wegsohaltei j 22 zusammen. Der Schaltsohleber 21 ist durch eine auf einem Führungsstift 25 gelagerte Druckfeder 24 belastet,welche sich an einem Deckel 25 des Überleitungsgeh&usea IJ abstützt. Dieser Deckel 25 verschließt das hintere mit einer zylindrischen Bohrung versehene Binde des überleitungsgehäuses 13· In dieser zylindrischen Bohrung ist der Sohaltsohleber 21 axial verschiebbar. Desgleichen nimmt die Bohrung daa hintere Ende der Zugstange 8 auf, die zur Erzielung einer besseren Führung mit einem Flansohring 8c versehen ist·

In Pig.l ist eine Stellung gezeigt, in welcher das Werkstück 4 ordnungsgemäß in der Spindel 1 festgehalten wird. Der Spannkopf 5* wird hierbei voa vorderen Ende der geschlitzten Spannpatrone 6 umgriffen, die auf das Vorderende der Zugstange 8 aufgesetzt ist. Die Zugstange 8 befindet sich in der hintersten Stellung, da der Kolbenstangen se it ige Zylinderraum über die Uberleitujigsbohruxig 16 bei diesbezüglich geöffnetem Sicherheitsrückschlagventil 18 mit einer nicht gezeichneten Druckmittelquelle in Verbindung steht,und zwar über den Druckmittelanschluß 14. Der Spannkopf 5a des Werkzeuges 4 hat durch seine Sinspannung In der Spannpatrone 6 die Fühlstange 2o in der Zeichnung nach links verschoben, so daß deren hinteres Ende den Schaltschieber 21 entgegen der Kraft der Druckfeder 24 derart weit zurückgedrückt hat, daß der Wegschalter 22 betätigt wurdec Dieser Wegschalter 22 hat über seine Sohaltstange 22a den Kontakt 22b verschwenkt, der ein Einschalten des Antriebes für die Spindel 1 ermöglicht.

Wird nach Beendigung des Bearbeitungsvorganges die Druckmittelzufuhr vom Druckmittelanschluß 14 auf den Druckraittelansohluß 15 umgeschaltet, erfolgt ein Umsteuern des Sicherheitsrückschlagventiles 18 und des Kolbens 9*der auf diese Weise zusammen mit der Zugstange 8 in Pig.l nach rechts verfährt. Die Spannpatrone 6 gelangt hierdurch in die in Fig.2 gezeichnete Stellung,in der sich ihr vorderes Ende öffnet, so daß der Spannkopf 5a des Werkzeuges 4 freigegeben wird. Sollte der Stellkegelschaft 4a des Werkzeuges 4

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in der Aufnahmebohrung der Spindel 1 festsitzen, bewirkt der Auswerfer 7* der eich zusammen mit der Zugstange 8 in Fig.l naoh rechte bewegt hat, ein Lösen des Werkzeuges 4 und zwar aufgrund der auf das äsckelseitige Ende des Kolbena 9 ausgeübtön Druckkraft des Druckmittels. Die Druckfeder 24 hat gleichzeitig dafür gesorgt, daß der Schaltschieber 21 und mit ihm die FUhI-stange 2o nach rechts verschoben wurden. Hierdurch wurde der Wegsohalter 22 betätigt,der gemäß Pig.2 über aeine Sohaltstange 22a den Kontakt 22b verschwonkt hat, um in dieser Situation ein Einschalten des Spindelantriebes ausausehalten«

Das Einsetzen eines neuen Werkzeuges 4 geschieht nunmehr in umgekehrter Reihenfolge. Nachdem der Spannkopf 5a des Werkzeuges 4 die in Fig.2 dargestellte Lage eingenommen hat,wird der Spannzylinder betätigt· Der Kolben 9 zieht somit die Zugstange 8 aus der in Fig.2 dargestellten Lage nach links, wobei das vordere Snde der Spannpatrone 6 den Spannkopf 5a umfaßt und den Steilkegelschaft 4a des Werkzeuges 4 in die Spindel 1 hineinzieht. Gleichzeitig wird die FUhlatange 2o durch den Spannkopf 5a betätigt, so daß der Schaltschieber 21 aus der in Pig.2 gezeichneten in die in Fig.l dargestellte Lage gelangt, aufgrund derer der Kontakt 22b in die in Pig.l gezeichnete Lage verschwenkt wird, so daß nunmehr der Drehantrieb der Spindel eingeschaltet werden kann·

Am Überleitungsgehäuse IJ> ist schließlich ein Anschlußstutzen 26 vorgesehen, der mit einer Druckluftquelle in Verbindung steht. Die dew Anschlußstutzen 26 zugeführte Druokluft strömt durch die die Fühlstange 2o umgebende zentrale Bohrung bis in die geschlitzte Spannpatrone 6. Hierdurch wird nicht nur die Spannpatrone 6,sondern die gesamte Aufnahmebohrung der Spindel 1 von Schautz,beispiels· weise Spänen oder Staub, gesäubert.

Bezugsziffemliste:

1	Spindel	21 Sehaltßohiober
la	Mitnehroernocken	22 Vogsohalter
2	Spindelgehüuse	22a Schaltstange
	Kegelrad	22b Kontakt
4	Werkzeug	25 PUhrungöStift
4a	Steilkegelsohaft ί	24 Druckfeder
4b	Aussparung	25 Deckel
5	Adapter	26 Anschlußstutzen
5a	Spannkopf
6	Spannpatrone
7	Auswerfer
B	Zugstange
8a	Plansch
8b	Sicherungsring
8o	Planschring
9	Kolben
9»	Tellerfeder
le	Zylindergehäuse
loa	Gehäusedeckel
11	Zwischenstück
12	Zuführvrelle
15	öberleitungsgehäuse
14	Druckraittelanschluß
14a	Ringnut
15	Druckmittelanschluß
15a	Ringnut
16	UberleitungBbohrung
17	Uberleitungsbohrung
18	Sicherheitsrüokschlagventil
19	Anschluß
2o	PQhIs tang«

Claims (4)

1. \ '.'.'. . '" I .' PATfiKJJANWALTE

   111 · *

   DlPL.'-1.NG. ALEX STENGER

   D-4000 DÜSSELDORF 1 DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

   MalKaetenetraßeZ DIPL.-ING. HEINZ J. RING

   UnserZeldien! lk 391 Datumi 4.3.1976

   Paul Forkardt KO

   Schutzansprüche :

   Vorrichtung zum Einspannen von einen konischen Schaft aufweisenden und mit einem an dessen Ende hervorstehenden Spannkopf versehenen Werkzeugen in einer Spindel einer Werkzeugmaschine mittels eines in einer zentralen Bohrung der Spindel längsverschiebbar gelagerten Spannelements, das über eine Zugstange mit dem Spannkopf des in eine Aufnahmebehrung der Spindel einziehbaren Werkzeuges zusammenwirkt,
   dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (8) durch einen mit der Spindel (1) umlaufenden, doppeltwirkenden Spannzyl Inderin (9*lo) längs verschiebbar ist, der mit einem stillstehenden,auf einer am ZyIIndergehäuse (Io) befestigten Zuführwelle (12) gelagerten Überleitungsgehäuse für ein Druckmittel verbunden ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zentralen Bohrung der Zugstange (8) des Kolbens (9) und der Zuführwelle (12) eine Fühlstange (2o) angeordnet ist.
3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (9) zwischen zwei Anschlägen (8a,8b) der Zugstange (8) axial verschiebbar gelagert und durch eine in Spannrichtung wirkende Feder (Tellerfeder 9a) belastet ist.
4. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Fühlstange (2o) aufnehmende zentrale Bohrung über einen Anschlußstutzen (26) dea Überleitungsgehäuses (13) an eine Druckluftquelle anschließbar ist.

   Telefon (02 H) 3« OS14 · Telegranuntdrette: Dabspatent · Postschedckonto Kita 227i 10

   Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf das vordere Ende der Zugstange (8) eine gesohlltzte Spannpatrone (6) und ein Auswerfer (7) aufgesetzt sind.

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