DE8912311U1 - Werkzeugspannkopf - Google Patents

Werkzeugspannkopf

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DE8912311U1
DE8912311U1 DE8912311U DE8912311U DE8912311U1 DE 8912311 U1 DE8912311 U1 DE 8912311U1 DE 8912311 U DE8912311 U DE 8912311U DE 8912311 U DE8912311 U DE 8912311U DE 8912311 U1 DE8912311 U1 DE 8912311U1
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tool clamping
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brake
piston
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/26Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
    • B23Q1/28Means for securing sliding members in any desired position
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/70Stationary or movable members for carrying working-spindles for attachment of tools or work

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Turning (AREA)

Description

&Tgr;&Egr;&Igr;&Ngr;&Egr; JS' KÖNIG'
PATENTANWÄLTE Dipl.-Ing. Sigurd Leine · Dipl.-Phys. Dr. Norbert König BurckhardtslraBe 1 Telefon (0511) 623005
0-3000 Hannover 1
Gildemeister UnserZeichen Datum
Max Müller GmbH 115/1 07.09.1989
SL/K
Werkz eug spannkopf
Die Neuerung betrifft einen Werkzeugspannkopf der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art für eine Werkzeugmaschine zur wahlweisen Aufnahme von feststehenden oder rotierend angetriebenen Werkzeugen.
Durch die DE-A 34 32 371 ist ein Werkzeugspannkopf der betreffenden Art bekannt, der eine drehbar gelagerte Spindel aufweist, in deren einen Ende sich eine Aufnahme für rotierend angetriebene Werkzeuge befindet. Zum Einspannen von feststehenden Werkzeugen dient ein zusätzlicher Werkzeughalter, der mit einem festgespannten Werkzeug mittels eines Klemmelements an dem Gehäuse des Werkzeugspannkopfes , . festgeklemmt ist. Drehend angetriebene Werkzeuge werden also unmittelbar in die Spindel eingesetzt, während fetststehende Werkzeuge über den Werkzeughalter direkt mit dem Gehäuse des Werkzeugspannkopfes verbunden werden. Die Anbringung von rotierenden und festen Werkzeugen erfolgt also in unterschiedlichen Aufnahmen. Der Aufwand ist dadurch in konstruktiver und auch in verfahrensmäßiger Hinsicht groß. Das Einsetzen der festen Werkzeuge kann nicht in der gleichen Weise erfolgen wie das Einsetzen der rotierend angetriebenen Werkzeuge.
Durch die EP-A-O 234 272 ist ein Werkzeugspannkopf zum Einspannen von rotierend angetriebenen Werkzeugen bekannt, die in einen Aufnahmekonus einer Spindel einsetzbar
sind. Die SpindeJ. ist über eine im Winkel von 45" dazu angeordnete Zwischenwelle und über eine dazu im Winkel von 45" angeordnete Antriebswelle mittels Kegelradverbindungen angetrieben, wobei die die Spindel und die einzelnen Wellen lagernden Gehäuseteile gegeneinander schwenkbar und arretierbar sind. Außerdem ist die Spindel in einer vorbestimmten Stellung mittels eines Indexstiftes blockierbar. Bei blockierter Spindel und nicht arretierten Gehäuseteilen erfolgt eine Schwenkung der Gehäuseteile bei Drehung der Antriebswelle und damit auch eine Schwenkung der Spindel. Zum Einsetzen feststehender Werkzeuge ist dieser bekannte Werkzeugspannkopf nicht geeignet, da die Spindel und insbe-■ sondere ihre Lager nicht geeignet sind, die an feststehenden Werkzeugen auftretenden Kräfte und Schwingungen aufzunehmen. Der zur Arretierung dienende Stift ist hierfür ebenfalls nicht geeignet.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeugspannkopf der betreffenden Art so auszubilden, daß die gleiche Aufnahme sowohl für rotierend angetriebene als auch für feststehende Werkzeuge geeignet, einfach im Aufbau und zuverlässig im Betrieb ist und bei dem die Spindellagerung von Kräften feststehender Werkzeuge nicht belastet ist.
Die der Neuerung zugrundeliegende Aufgabe wird
\ durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Lehre gelöst.
Der Grundgedanke der Neuerung besteht darin,
anders als beim Stand der Technik grundsätzlich die Aufnahme in der Spindel für rotierende Werkzeuge auch zur Aufnahme feststehender Werkzeughalter zu verwenden, um so eine Vereinheitlichung der Werkzeuge zu erzielen, die insbesondere im Hinblick auf den Austausch durch Werkzeugmagazine von besonderem Vorteil ist. Diese Halterung der feststehenden Werkzeuge durch die Spindel würde zu dem Nachteil führen, daß die Lager der Spindel, in der Regel Kugel- oder Rollenlager, in fester Drehlage durch die Kräfte und Schwingungen der feststehenden Werkzeuge belastet werden würden, wenn
nicht gemäß dem weiteren wichtigen Gedankenschritt der Erfindung spezielle Mittel zum Festhalten der Spindel vorgesehen wären. Diese speziellen Mittel bestehen aus einer Scheibenbremse, deren Bremsscheibe Bestandteil der Spindel oder an dieser befestigt und an voneinander entfernten Winkelstellen jeweils beidseitig durch Backenpaare festklemmbar ist, die hydraulisch durch Kolben/Zylinderanordnungen betätigbar sind. Diese Scheibenbremse überträgt die bei einem feststehenden Werkzeug auftretenden Kräfte und Schwingungen über die Backenpaare unmittelbar auf feststehende Teile, beispielsweise dem Lagergehäuse für die Spindel. Dadurch sind die Lager der Spindel mit diesen Kräften nicht &ngr; belastet.
Die Backenpaare sind zweckmäßigerweise in gleichen Winkelabständen zueinander angeordnet, damit eine sichere Halterung der Bremsscheibe und damit der Spindel im Bereich der Aufnahme für das Werkzeug gewährleistet ist. Zweckmäßig ist aber auch eine ringförmige Ausbildung der Backen.
Gemäß einer Weiterbildung der Neuerung sind alle Kolben/Zylinderanordnungen zur Betätigung der Backen an eine gemeinsame Druckleitung angeschlossen, während die hydraulisch wirksame Fläche der Kolben/Zylinderanordnungen zu beiden Seiten der Bremsscheibe gleich ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß beim Festklemmen der Bremsscheibe &zgr; die Lager frei von axialen Kräften sind.
Es ist zweckmäßig, vor jeder Kolben/Zylinderanordnung ein Absperrventil anzuordnen. Diese Absperrventile lassen sich nach Druckbeaufschlagung der Kolben/Zylinderanordnungen schließen, so daß aufgrund der Inkompressibilität der Druckflüssigkeit die axiale und radiale Lage der Bremsscheibe fixiert ist. Dadurch wird erreicht, daß die Lager der Spindel nicht nur frei von Wechselkräften sind, sondern auch frei von einer konstanten Kraftbeaufschlagung.
Statt einer Absperrung jeder Zuleitung zu jeder Kolben/Zylinderanordnung reicht es auch aus, die Kolben/Zylinderanordnungen zu beiden Seiten der Bremsscheibe jeweils zusammenzufassen und ihnen ein gemeinsames Absperrventil
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fit la
zuzuordnen. Es sind somit nur noch zwei Absperrventile für die Kolben/Zylinderanordnungen zu beiden Seiten der Bremsscheibe erforderlich.
Zweckmäßigerweise sind die Absperrventile Rückschlagventile, so daß automatisch das Volumen in den Zylindern abgesperrt und damit die Bremsscheibe axial und radial fixiertist. Ein Lösen der Bremse erfolgt dann durch Druckentlastung mittels jeweils eines anderen oder zusätzlichen Ventils,
Die Scheibenbremse gemäß der Neuerung kann auch die Funktion eines Arretierstiftes in Verbindung mit einem verschwenkbaren Werkzeugspannkopf gemäß der eingangs diskutierten EP-A 0 234 272 übernehmen.
^ Anhand der Zeichnung soll die Neuerung an einem
Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt im Prinzip und im Schnitt einen
Werkzeugspannkopf gemäß der Neuerung
mit zugehörigem Antrieb und Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt
durch Fig. 1 im Bereich der
Scheibenbremse.
In Fig. 1 ist eine Spindel 1 über Lager 2 und 3 in einem Werkzeugspannkopf 4 drehbar gelagert. Am in der Zeich- r , nung unteren Ende der Spindel 1 befindet sich eine durch gestrichelte Linien angedeutete konische Aufnahme für einzusetzende Werkzeuge. Im Bereich der Aufnahme 5 ist an der Spindel 1 eine Bremsscheibe 6 einer nur schematisch angedeuteten Scheibenbremse 7 angebracht.
Die Spindel 1 ist über Kegelräder 8 und 9 mit einer Zwischenwelle 10 verbunden, die in einem Winkel von 45" zu der Spindel 1 angeordnet ist. Die Zwischenwelle ist über Kegelräder 11 und 12 mit einer Antriebswelle 13 verbunden. Der Werkzeugspannkopf 4 ist um die Achse der Zwischenwelle 10 verschwenkbar und liegt mit einer Fläche an einer Fläche 15 eines Gehäuseteils 16 an und ist mit diesem über eine nur schematisch dargestellte Verzahnung
arretierbar. Das Gehäuseteil 16 ist um die Achse der Antriebswelle 13 drehbar und mittels einer nur schematisch dargestellten Scheibenbremse 18 an einem festen Gehäuseteil 19 festlegbar. Die Antriebswelle 13 ist über eine Riemenscheibe 20.. Keilriemen 21 und eine Riemenscheibe 22 mit einem Antriebsmotor 23 verbunden.
Wird die Scheibenbremse 7 blockiert und die Verzahnung 17 gelöst, so läßt sich der Werkzeugspannkopf 4 durch Antrieb der Antriebswelle 13 über die Kegelräder 12 und 11 um die Achse der Zwischenwelle 10 verschwenken, um so die Richtung der Spindel 1 zu ändern, was z.B. dann erforderlich sein kann, wenn ein Wechsel von einem rotierenden zu
*■--' einem feststehenden Werkzeug erfolgt. Mittels der Scheibenbremse 7 ist aber auch das untere Ende der Spindel 1 mit der Aufnahme 5 und dem darin befindlichen Werkzeug fest einspannbar, so daß bei eingesetztem feststehenden Werkzeug dessen Bearbeitungskräfte nicht über die Spindel 1 auf deren Lager 2 und 3 übertragen werden, sondern voll und ganz von der Scheibenbremse 7 aufgenommen und in feste Gehäuseteile abgeleitet werden.
Fig. 2 zeigt in vergrößerter Schnittdarstellung die Einzelheiten des unteren Teils der Fig. 1 im Bereich der Scheibenbremse 7. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Zu beiden Seiten der Bremsscheibe 6 befinden
{\ sich in bezug zu der Spindel 1 konzentrische, ringförmige Bremsbacken 24, 25, deren Rückseiten jeweils Kolben 26, 27 bilden, die in ringförmige Zylinder 28, 29 ragen und gegenüber diesen durch Dichtungen 30, 31 und 32, 33 abgedichtet sind. Der Zylinder 28 ist über eine Leitung 34, ein Umschaltventil 35 und ein als Rückschlagventil ausgebildetes Absperrventil 36 mit einer Druckleitung 37 verbunden. In der anderen, gezeigten Schaltstellung verbindet das Umschaltventil 35 die Leitung 34 mit einer Entlastungsleitung 38.
In gleicher Weise ist der Zylinder 29 über eine Leitung 39, ein Umschaltventil 40 und ein als Rückschlagventil ausgebildetes Absperrventil 41 mit der Druckleitung 37 verbunden. In der gezeigten Schaltstellung verbindet das
Umschaltventil 40 die Leitung 39 mit der Entlastungsleitung 38.
Ist in die Aufnahme 5 des Werkzeugspannkopfes 4 ein rotierendes Werkzeug eingesetzt, so befinden sich die Umschaltventile 35 und 40 in der gezeigten Schaltstellung, so daß die Zylinder 28, 29 druckfrei sind und die Bremsscheibe 6 und die Spindel 1 sich frei drehen können.
Ist in die Aufnahme 5 des Werkzeugspannkopfes 4 ein feststehende Werkzeug eingesetzt, so werden die Umschaltventile 35 und 40 in die andere Schaltstellung umgeschaltet, so daß die Zylinder 28, 29 mit dem gleichen Druck aus der Druckleitung 37 beaufschlagt sind. Die Kolben 26, 27 ■' haben eine gleiche hydraulisch wirksame Fläche, so daß die Bremsbacken 24, 25 mit genau gleicher Kraft gegen die Bremsscheibe 6 drücken und diese und damit auch das Ende der Spindel 1 im Bereich der Aufnahme 5 fest fixieren. Sie können daher alle durch das feststehende Werkzeug übertragenen Kräfte und Schwingungen aufnehmen und unmittelbar in das Gehäuse des Werkzeugspannkopfes 4 ableiten, so daß die Lager 2 frei von diesen Kräften sind.

Claims (6)

Ansprüche :
1. Werkzeugspannkopf für eine Werkzeugmaschine zur wahlweisen Aufnahme von feststehenden oder rotierend angetriebenen Werkzeugen, mit einer drehbar gelagerten Spindel, in deren eine Ende sich eine Aufnahme für rotierend angetriebene Werkzeuge befindet, und mit Mitteln zum Festhalten der Spindel in einer oder mehreren vorbestimmten Drehlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Festhalten der Spindel (1) aus einer im Bereich der Aufnahme (5) für rotierende und feststehende Werkzeuge angeordneten Scheibenbremse (7) bestehen, deren Bremsscheibe (6) an voneinander entfernten Winkelstellen jeweils beidseitig durch Bremsbacken (24, 25) festklemmbar ist.- die hydraulisch durch Kolben/Zylinderanordnungen (26-29) betätigbar sind.
2. Werkzeugspannkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Bremsbacken gleiche Winkelabstände zueinander haben oder ringförmig ausgebildet sind.
3. Werkzeugspannkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß alle Kolben/Zylinderanordnungen (26-29) mit einer gemeinsamen Druckleitung (37) verbunden sind und daß die hydraulisch wirksame Fläche der Kolben/Zylinderanordnung (26-29) zu beiden Seiten der Bremsscheibe (S) gleich ist.
4. Werkzeugspannkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net:, daß vor jeder Kolben/Zylinderanordnung (26-29) ein Absperrventil (36, 41) angeordnet ist.
5. Werkzeugspannkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß für mehrere Kolben/Zylinderanordnungen zur Betätigung der Bremsbacken auf der einen Seite der Bremsscheibe ein gemeinsames Absperrventil und in gleicher Weise für die Kolben/Zylinderanordnungen zur Betätigung der Bremsbacken auf der anderen Seite der Bremsscheibe ein gemeinsames Absperrventil vorgesehen ist.
6. Werkzeugspannkopf nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrventile (36, 41) Rückschlagventile sind.
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