DE7438670U - Einspanneinrichtung - Google Patents

Description

Precise GmbH 5672 Leichlingen.

Einspanneinrichtung.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspanneinrichtung für eine in eine umlaufende Spindel koaxial einzuspannende Werkzeugeinheit mit einem zur Umlaufachse koaxialen Konus, der in einen entsprechenden Innenkonus der Spindel in Achsrichtung einfügbar ist.

Derartige Einspanneinrichtungen sind bei Werkzeugmaschinen seit langem bekannt. Sie umfassen Einspannkonen, deren Konuswinkel entweder im Selbsthemmungsbereich oder außerhalb desselben liegen. 3ei ersteren, z.B. bei den sogenannten Morsekegeln, kann es schon genügen, das Werkzeug mit seinem Konusansatz in den entsprechenden Innenkonus der Spindel einzustoßen, um eine präzise und drehfeste Verbindung herzustellen. Zum Lösen sind dann besondere Löseeinrichtungen, z.B. in Gestalt quer einzutreibender Lösekeile, erforderlieh. In anderen Fällen und generell bei den außerhalb des Selbsthenunungsbereichs liegenden sogenannten Steilkegeln erfolgt ein Festsetzen der Konusverbindung mittels Anzugsschrauben o. dgl..

Die Erfindung ist nun von einer Problemstellung ausgegangen, die sich an besonderen Werkzeugmaschinen, nämlich den sogenannten Schnellfrequenzspindeln, ergibt. Es handelt sich hierbei um sehr kleine Geräte, die sehr hochtourig und hochpräzise sind und als kleine

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Schleif-, Fräs- oder Bohreinheiten Verwendung finden. Sie besitzen im wesentlichen zylindrische Gehäuse von etwa 40 bis 80 mm Durchmesser, die am Außenumfang gespannt werden. Oftmals werden mehrere derartiger Spindeln in einer Maschine zusammengefaßt und bilden Bohrwerkt beispielsweise zum Bohren von Platinen in der Uhrenindustrie oder zum Bohren von gedruckten Schaltungen.

Wegen der Kleinheit der Geräte bereitet die Einepannung der Werkzeuge Schwierigkeiten. Konuseinspannungen kommen nur mit Schraubanzug in Betracht, weil selbsthemmende Konen bei der geringen Größe nicht sicher halten und außerdem das Lösen der festgesetzten Konusverbindung ohne unzuträgliche Beanspruchung der hochpräzisen Lager nicht einfach ist. Das Lösen der Schraubverbindung indessen erfordert Zeit, während deren das Gerät oder gar e'ie mehrere derartige Geräte aufweisende Maschine nicht weiterarbeiten kann.

Es ist nun bereits eine fceln.en Konus aufweisende Ejnspannung bekannt, bei der \n eine Längsboi.rung der Spindel ein zylindrischer Einsatz; eingesetzt wird, der seinerseits eine Längsbohrung zur· Aufnahme eines Werkzeugs, z.B. eines Bohrers odef ßohleifstifts, aufweist, welches durch eine seitliche tyadsnschraube festgehalten wird. Der Einsatz besitzt an eein,em in die Bohrung eingeführten Umfang über den pelb,en verteilte Vertiefungen, in .die in der Bohrungswand qitzende Kugeln ein· rasten. Auf diese Weise ist der Einsatz mit dem Werkzeug in Längsrichtung und in Umfangerichtung gehalten.

Diese A us füh rungs form erlaub, t zwar einen schnellen Wechsel der aus dem Einsatz und 'd,em Werkzeug bestehenden Werkzeugeinheit, ergibt jedocft ημΓ eine sehr unpraaj.se Führung des Werkzeug.«, weil epwob,! am Umfang des

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satzes als auch am Umfang des Werkzeugs notwendig Spiel besteht.

Die Erfindung hat die Aufgabe eine Einspanneinrichtung mit den eine spielfreie-und präzise Einspannung ermöglichenden Konen so auszubilden, daß ein rascher ' Wechsel der Werkzeugeinheit möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am beim Einfügen voreilenden Ende der Werkzeugeinheit ein axialer Ansatz mit einem über den Umfang umlaufenden radialen Vorspruch vorgesehen ist, daß in einer Längsausnehmung der Spindel ein zu dieser koaxial les, in die Spindel hineinziehbares Halteglied mit zylindrisch angeordneten, axial gegen die Werkzeugeinheit vorstehenden Zungen vorgesehen ist, die radial nach innen weisende Haltevorsprünge und radial nach außen weisende Nocken aufweisen, und daß in der Längsausnehmung ein radial einspringender Absatz vorhanden ist, an dem die Nocken der Zungen beim Einziehen des lialtegliedes zur Anlage bringbar um mittels dessen die fr,eien Enden der Zungen elastisch radial soweit eindrückbar sind, so daß die Haltevorsprünge der Zungen den nach außen weisenden Vorsprung des Ansatzes der Werkzeugeinheit hintergreifen..

Die Festlegung der Werkzeugeinheit in dem Konus erfolgt durch bloßes axiales Verschieben der Halte-

j einheit. Die^Werkzeugeinheit wird zunächst bei vorge-

' schobenem Halteglied in den Konus eingesetzt. Beim

Einziehen des Haltegliedes erfassen die Haltevorsprünge des Ansatz und ziehen die Werkzeugeinheit daran in den Konus hinein. Beim Ausschieben des Haltegliedes kommen die Nocken der Zungen \on dem Absatz der Längs ausnehmung frei, wobei sich die Zungen in ihre normale zylindrische Lage aufspreizen und die Haltevorsprünge den Ansatz freigeben.

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Die Längsausnehmung ist zweckmäßig als Bohrung und das Halteglied als darin verschiebbare, im wesentlichen zylindrische Hülse ausgebildet, die an dem gegen die Werkzeugeinheit gerichteten Ende zur Bildung der Haltevorsprünge und Nocken je einen nach innen bzw. außen vorspringenden Bund aufweist und an über den Umfang gleichmäßig verteilten Stellen längs geschlitzt ist.

Um ohne besonderen konstruktiven Aufwand eine dauernde Haltekraft erzeugen zu können, empfiehlt es sich, daß das Halteglied mit einer Zugstange verbunden ist, die in einer zentralen Längsbohrung der Spindel angeordnet ist und unter Federwirkung in die Spindel hineingezogen wird.

Zum Lösen der Konusverbindung kann eine Entspanneinrichtung vorgesehen sein, mittels deren das Halteglied gegen die Werkzeugeinheit anschiebbar ist, bis die Nocken von dem Absatz freikommen und sich die Zungen aufspreizen.

D,as Halteglied erfährt somit im Normalzustand eine auf Anziehen der Konusverbindung gerichtete Kraft, während eine Kraftausübung von außen über die Entspanneinrichtung nur erforderlich ist, wenn die Werkzeugeinheit eingespannt bzw. umgespannt werden soll.

Um ohne besondere Hilfsmittel das Lösen der Werkzeugeinheit aus dem Konus herbeiführen zu können, empfiehlt es sich, daß der umlaufende Vorsprung des Ansatzes der Werkzeugeinheit von der den Zungen zugewandten Rückseite der Werkzeugeinheit und das vordere Ende der Zungen von den Haltevorsprüngen einen solchen Abstand aufweisen, daß beim Anschieben des Haltegliedes die vorderen Enden der Zungen an der Rückseite der Werkzeugeinheit zur Anlage kommen,.

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Durch bloße Betätigung des Halteglledes kann somit sowohl die« Herstellung der Konus verbindung als auch deren Lösung erreicht werden.

In einer praktischen Ausführungsform kann4ie Entspanneinrichtung eine von dem der Werkzeugeinheit abgelegenen Ende der Spindel her betätigbare, gegen das Halteglied in der gegen die Werkzeugeinheit weisenden Richtung verschiebbare Druckstange umfassen.

Diese Druckstange kann am Ende der Spindel einen Handhebel, eine Pneumatikeir.heit o. dgl. aufweisen, mittels deren die Druckstange das Halteglied gegen die Federkraft ausschiebt.

Eine wichtige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Werkzeugeinheit eine ZwischenhUlse umfaßt, die außen den in die Spindel einzufügenden Konus und· außerdem einen Innenkonus zur Aufnahme einer Spannzange aufweist und den Ansatz mit dem umlaufenden radialen Vorsprung trägt.

Durch diese Merkmale wird die mit der Einspanneinrichtung erzielbare Arbeitsgeschwindigkeit gesteigert. Alle Justierarbeiten an den Werkzeugen, beispielsweise die Einstellung der Bohrertiefe, können an der die Zwischenhülse mit der Spannzangeneinrichtung umfassenden Werkzeugeinheit außerhalb des'eigentlichen Geräts vorgenommen werden. Die Werkzeugeinheit kann dann mit dem in sie fertig und positionsriofctlg eingespannten Werkzeug mit einem Handgriff als Qanzes in die Spindel eingesetzt und mittels des Haltegliedes festgelegt werden. Dies ist in einer Produktions^nlage von erheblicher Bedeutung, weil die durch den Werkzeugwechsel bedingten Unterbrechungen nur kurz zu sein brauchen.

Die Beschleunigung wird dadurch ermöglichst, daß der Vorgang des Einspannens des Werkzeugs und der Vorgang der Festlegung der Werkzqugelnheit in der Spindel voneinander getrennt sind. Bei einer üblichen Spannzange

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findet beim Anziehen derselben gleichzeitig die Festlegung des Werkzeugs und die Festlegung der Spannzange in der Spindel statt. Dabei muß also während der Festlegung der Spannzange in der Spindel gleichzeitig die Justierung des Werkzeugs vorgenommen werden. Bei der Erfindung hingegen wird das Werkzeug ganz separat mittete der Spannzange in der Zwischenhülse eingespannt. Diese ganze Einheit kann auf Vorrat gehalten werden und ist der Schnelleinspannung mittels des Haltegliedes ohne weitere Justierarbeit zugänglich.

Dies erbringt auch den wichtigen Vorteil, daß die Schnellspanneigonschaft auch für dsn Übergang auf andere Werkzeugdurchmesser bzw. Schaftdurchraesser erhalten bleibt. Bei einer normalen Spannaangenbefestigung muß bei ο ine.-.v anderen Werkzeugdurchmesser inr allgemeinen auch eine andere Spannzange vorgesehen und beim Einspannen eine .Ne uj us tie rung vorgenommen werden. Bei der Erfindung hingegen kann ein ganzer Werkzeugsatz auf "Vorrat gehalten werden, der jeweils die gleichen Zwischenbülsen mit verschiedenen Spannzangen und darin eingespannten Werkzeugen verschiedenen Schaftdurchmesseis umfaßt. Die Auswahl und die Entspannung einer derartigen Werkzeugeinheit geh;en genauso pchnell vonstatten wie dag ' Auswechsein zwejer untereinander gleicher Werkzeuge,

In der Zeichnung ist ein Auaführungsbeispiel der Erfindung in Gestalt einer SehneJ.lfrequenz- Schleif- oder Bohrspindel dargestelltτ

Fig. 1 ist eine Gesamtansicht des Geräts, dessen Gehäve an den für die Erfindung wichtigen Stellen aufgebrochen dargestellt ist;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Teilansicht des in Fig. 1 linken Endes des Geräte b$i eingespannter Werkze uge inne it;

Fig. j3 ist eine Fig. 2 entsprechende Ansicht bei zum Wechsel freigegebener Wericzeugeinheit.

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Die als Ganzes mit 1 bezeichnete Schleif- -,der Bohrspindel umfaßt in einem zylindrischen Gehäuse 2 die eigentliche Spindel 3, die von einem Schnell- Γ

frequenzmotor. dessen Wicklung 4 in Pig, 1 noch sichtbar j ist, mit sehr hoher Drehzahl bis über 60.000 U/foin. j

angetrieben wird. Die Spindel 3 ist an ihren Enden in j Kugellagern 5,6 gelagert. i

Die Spindel 3 weist auf der Arbeitsseite einen f

Innenkonus 7 auf, in den eine als Ganzes m?':, 8 be- [

zeichnete Werk^ugeinheit mit einem Außenkonus 9 einge« fügt ist.

Die Werkzeugeinheit 8 besteht (s. Fig. 2 und J>) aus einer Zwischenhülse 110, die den Außenkonus 9 trägt und die ihrerseits einen Innenkonus 11 aufweist, ?n den eine Spannzange 12 eingefügt ist, die das Werkzeug 13 ( festhält. Das Werkzeug 13 1st nur als zylindrischer \

Zapfen dargestellt; es kann sich um den Schaft eines Bohrers, Fräsers, Schleifstiftes o. dgl. handeln. Die Spannzange 12 wird mittels einer Spannschraube 14 betätigt, die in ein Gewinde 15 am Ende der Spannzange 12 eingeschraubt ist und sich gegen das Ende 16 der Zwischenhülse 10 abstützt. An dem dem Werkzeug 13 abge- } wandten und gegen das Innere der Spindel 3 weisenden Ende besitzt die Spannschraube einen Ansatz 17 mit f

einem umlaufenden Vorsprung l8, der die Unterseite eines im Längsschnitt trapezförmigen Kopfes bildet.

Das Werkzeug I3 kann in die Werkzeugeinheit 8 außerhalb der Schleif- und Bohrspindel 1 eingespannt und in der Werkzeugeinheit 8 justiert werden. Für die Aufnahme verschiedener Durchmesser des Werkzeugs I3 dienen verschiedene Spannzangen 1?, die in den gleichen Außenkonus 9 aufweisende Zwischenhülsen 10 eingespannt werden.

Zur Verdrehsicherung ist am inneren Ende der Zwischenhülse 10 ein Außensechskant 40 vorgesehen, der in iinen entsprechenden Innenaechßkant 39 der Längsausnehmung 19 eingreift.

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A'i

Innerseitig des Innenkonus 7 besitzt die Spindel 5 eine Längsausnehmung 19» die einen einspringenden Absatz 20 enthält. Der Absatz 20 bildet in dem Ausführungsbeispiel eine abgeschrägte und sich vom Werkr zeug 13 hinweg verjüngende Flanke. In der Bohrung 21, die den engeren Teil der Längsausnehmung 19 bildet, sitzt eint zylindrische Hülse 22, die an dem der Werkzeugeinheit 8 zugewandten Ende Längsschlitze 23 aufweist, durch die der Mantel der Hülse in einzelne Zungen 24 unterteilt ist. Das Ende der Zungen liegt etwa in der Höhe des Absatzes 20. Es sind dort an der Außenseite der Zungen 24 durch einen umlaufenden Bund gebildete Nocken 25 vorhanden, denen auf der Innenseite hakenartige Haltevorsprünge 26 gegenüberliegen. Bei etwas ausgeschobener Lage des Haltegliedes 22 stehen die Nocken 25 über den Umfang der Bohrung 21 nach außen vor und ragen in den sich an dem Absatz 20 erweiternden Teil der Längsausnehmung 19 hinein. Dieser Zustand ist .in Fig. 3 dargestellt. Die Haltevorsprünge 26 haben dabei einen solchen Abstand voneinander, daß beim Einschieben der Werkzeugeinheit 8 der radiale Vorsprung 18 des am voreilenden Ende vorgesehenen Ansatzes 17 gerade zwischen den Haltevorsprungen 26 hindurchgeführt werden kann. ,

Sobald dann aber das Halteglied 22 gemäß der Zeichnung nach rechts verlagert wird, kommen die Nocken 25 an dem Absatz 20 zur Anlage und drücken die freien Enden der Zungen 24 zusammen, wodurch die Haltevorsprünge 26 hinter den Vorsprung 18 greifen. Bei weiterer Verlagerung des Haltegliedes 22 nach rechts wird die Werkzeugeinheit 8 an dem Vorsprung 18 mitgenommen und in den Innenkonus 7 hineingezogen. Bei ganz eingezogener Werkzeugeinheit 8 hat sich da» Halteglied 22 soweit nach rechts verlagert, daß die Außenseiten der Nocken 25 die

Kante des Absatzes 20 überschritten haben und gegen den zylindrischen Innenumfang der Bohrung 21 anliegen. Dias ist wichtig, weil sich auf diese weise eine Selbstverriegelung ergibt und im Einspannzustand die Haltevorsprünge 26 nicht nach außen von dem Vorsprung 18 abrutschen können.

An dem Halteglied 22 ist eine Zugstange 27 angebracht, die eine zentrale Längsbohrung 28 der Spindel 3 durchgreift und an ihrem aus dem Ende der Spindel 3 hervortretenden Ende eine Kopfschraube 30 trägt, die gegen eine sich gegen das Ende der Spindel 3 abstützende Druckfeder P9 wirkt, um so einen in der Zeichnung nach rechts gerichteten Zug auf die Zugstange 27 und damit das Halteglied 22 auszuüben. Die Stärke der Druckfeder 29 bemißt sich an der zum Einspannen der Werkzeugeinheit 8 In der Konusverbindung 7,9 erforderlichen Spannkraft. Im Normalzustand ist also die Werkzeugeinheit 8 durch die mitumlaufende Druckfeder 29 eingespannt, wobei die Spannkraft ausschließlich innerhalb der 'Spindelanordnung wirkt und nicht etwa von außen auf die umlaufende Spindel aufgebracht werden muß.

Zum Lösen der Einspannung ist eine als Ganzes mit 31 bezeichnete Entspanneinrichtung vorgesehen, die aine in der Achse der Spindel 3 gelegene, auf der der Werkzeugeinheit 8 abgelegenen Seite an die Spindel 3 anschließende, jedoch von dieser getrennte und stillstehende Druckstange 32 umfaßt, die mittels eines in einem Zylinder 33 an dem der Arbeitsseite abgewandten Ende der Schleif- und Bohrspindel 1 beweglichen Kolben 34 gegen die Kopfschraube 30 angeschoben werden kann. Der Zylinder 33 wird über den Anschluß 35 bei Betätigung mit Druckluft versehen. Die Druckstange 32 drückt die Feder 29 zusammen und das Halteglied 22 mit seinem Ende aus der Bohrung 21 heraus, so daß sich die Zungen 2¹+ aufspreizen und der Vorsprung l8 an der Werkzeugeinheit 8 freigegeben wird. Es kann nun die Werkzeugeinheit 8

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gewechselt werden, wobei nach Einfügen einer neuen Werkzeugeinheit 8 nach Wegnahme des Druckes in dem " Zylinder 33 der Kolben 34 unter der Wirkung der Feder 36 wieder gemäß Fi.g. 1 nach rechts gedrückt und dabei die Druckstange 52 von der Kopfschraube 30 abgezogen wird. Di^ Feder 29 zieht las Halteglied 22 wieder nach rechts und spannt die neue Werkzeugeinheit 8 in dem Konus 7 der Spindel J, ein.

Statt mittels des pneumatischen Zylinders 33 kann die Druckstange 32 auch über eine geeignete 'Anordnung, beispielsweise über einen Hebel betätigt werden.

Der Hub des Kolbens 34, die Zusammendrückbarkeit der Feder 29, der Abstand des Vorsprungs l8 von der Rückseite 38 der Werkzeugeinheit 8 sowie der Abstand der Haltevorsprünge 26 von dem vorderen Ende 37 der Zungen 24 sind so bemessen und aufeinander abgestimmt, daß bei voll ausgefahrenem Kolben 34 die Nocken 25 von dem Absatz 20 freikommen und außerdem kurz vor Ende des Hubes die Enden 37 der Zungen*24 ^!an der Rückseite 38 ,der Werkzeugeinheit 8 zur Anlage kommen, um die Werkzeugeinheit 8 aus. der Konus verbindung 7*9 freizudrücken.

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Claims (8)

1. Precise GmbH in 5672 Leichlingen.

   Pbjsprüohe.

   1„ Einspanneinrichtung fUr eine in eine umlaufende Spindel koaxial einzuspannende Werkzeugeinheit mit einem zur Umlaufachse koaxilen Konus, der in einen entsprechenden Innenkonus der Spindel einfü£bar ist, dadurch gekennzelehnest, daß am beim Einfügen voreilenden Ende der Werkzeugeinheit (8) ein axialer Ansatz (I?') mit eirem über den Umfang umlaufenden radialen Vorsprung (18) vorgesehen ist, daß in einer Längsausnehmung (19) der Spindel (3) ein zu dieser Koaxiales, in die Spindel *-(5) hineinziehbares Halteglied (52) mit zylindrisch angeordneten, axial gegen die Werkzeugeinr.eit (8) vor··

   stehenden Zungen (24) vorgesehen ist, die radial nach innen weisende Haltevorsprünge (26) und radial nach außen weisende Rocken (25) aufweisen, und daß in der Längsausnehmung (19) ein radial einspringender Absatz (20) vorgesehen ist, an dem die Nocken (25) der Zungen (?Λ) beim Einziehen des Haltegliedes (22) zur Anlage bringbar und mittels dessen die freien Enden der Zungen (24) elastisch radial soweit eindrückbar sind, daß die Haltevorsprünge (26) der Zungen (24) den nach außen weisenden Vorsprung (18) des Ansatzes (I7) der Werkzeuge lnheit (8) hintergreifen,
2. 2. Einspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS die £ängeausnehmung (\9) als Bohrung

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   und das Halteglied (2?.) als darin verschiebbare im wesentlichen zylindrische Hülse ausgebildet sind, die an dem gegen die Wex^kzeugeinheit (8) gerichteten Ende zur Bildung der Haltevorsρrunge (26) und Nocken (25) je einen nach innen bzw. außen vorspringenden Eund aufweist.und an über den Umfang gleichmäßig verteilten Stellen längsgeschlitzt ist.
3. 3. Einspanneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteglied (22) mit einer Zugstange 127) verbunden ist, die ίϊ> ein&r zentralen Längsbohrung (28) der ßpindel (3) angeordnet ist und unter Federwirkung in die Spindel (3) hineinge ogen wird.
4. 4. Einspanneinrichtung naoh einem der Ansprüche

   1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß eine Entspanneinrichtung (J!) vorgesehen ist, mittels derendas Halteglied (22) gegen die Werkzeugeinheit (8) ausschiebbar ist, bis die Nocken (25) von eiern Absatz (20) freikommen 'und sich die Zungen (24) aufspreizen.
5. 5· Einspanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Vorsprung (¹S) des Ansatzes (J7) der Werkzeugeinheit (8) von der den Zungen (24) zugewandten Rückseite (38) der Werkzeugeinheit (8) und das vordere Ende (37) der Zungen (24) von den Haltevorsprtlngen (26) einen solchen Abstand aufweisen, daß beim Ausschieben des Haltegliedes (22) die vorderen Enden (37) der Zungen (24) an der Rückseite (38) der We~k7;eugainhalt (8) zur Anlage kommen.
6. 6. Einspanneinrichtung n*oVj. Anspruch 4 oder 5* da» durch gekennzeichnet, daß die Entspanneinrichtung (3D eine von dem der Werkzeugeinhe:¹1 (8) abgelegenen Ende der Spindel (3) her betätigbare* gegen das Halteglied. (22) in der gegen die Werkzeugeinheit (8) weisenden Riohtung verschiebbare Druckefcange (32) umfaßt.

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7. 7· Einspanneinrichtung nach einem der Ansprüche! 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugeinheit (8) eine Zwischenhülse (10) umfaßt, die außen der* in die Spindel (3) einzufügenden Konus (9) trägt und außerdem einen Innenkonus (11) zur Aufnahme einer Spannzange (1?) aufweist und den Ansatz (17) mit dem umlaufenden radialen Vorsprung (18) trägt.
8. 8. Einspanneinrichtung nach Anspruch J, uadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (17) an der Anzugsschraube (14) der Spannzange (12) vorgesehen ist.

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