DE9107127U1 - Vorrichtung zum Ausstoßen von Werkzeugen an Werkzeugmaschinen o.dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, mit der aus einer Werkzeugmaschine das Werkzeug mit Steilkegel zum Auswechseln o. dgl. ausgestoßen wer4en kann, der in einer mittels Lagern abgestützten Spindel in einem Gehäuse lösbar gelagert ist.

Bei derartigen bekannten Vorrichtungen ist die Spindel des Werkzeuges mit einem Steilkegel ausgestattet, der eine sichere Übertragung der Momente und Kräfte an der Schnittstelle zwischen Spindel und Werkzeughalter gewährleistet.

Dabei werden die Werkzeuge automatisch oder von Hand in die Werkzeugspindel eingebracht. Dabei kann eine federbelastete

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Spannzange in Verbindung mit einer Druck- und Zugstange einen solchen Steilkegel in die Spindelbohrung einziehen. Die aufgebrachte Zugkraft z. B. durch Druckfedern bestimmt den Kraftschluß des Werkzeuges mit der Spindel. Beim Lösen des Werkzeuges wird die Zug-Druckstange mittels einer Kraft (mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch) entgegengesetzt beaufschlagt. Die Spindellager wie Wälz- oder Kugellager übernehmen die erforderliche Ausstoßkraft zum Zusammendrücken der Druckfedern und der erforderlichen Losbrechkraft der Werkzeugaufnahme.

Die Spindellager dienen somit in nachteiliger Weise als Widerlager. Da mit zunehmender Abänderung z. B. durch Einsatz von Hohlschaft-Kurzkegeln, konischen Polygonen u.s.w. in Werkzeugspindeln sich diese Kräfte durch einen geringen Neigungswinkel des Steilkegels verfielfachen, so werden diese Wälzlager o. dgl. unnötig belastet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Ausstoßen von Werkzeugen, die mit Steilkegeln ausgestattet sind, aus ihrem Spindelhalterdahingehend zu verbessern, daß die Spindellager wesentlich entlastet werden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung zum Ausstoßen von Werkzeugen im Rahmen der angegebenen Gattung dadurch gelöst, daß der Differentialkolben in einer schwimmend geführten oberen Gleitbuchse gelagert ist, die sich in ihrer unceren Stellung (Auswurfstellung des Steilkegels mit Werkzeug) auf dem Gehäuse (10) abstützen kann.

Durch eine derartige Ausbildung werden die Druckkräfte beim Auswerfen des Steilkegels auf das Gehäuse übertragen

und die empfindlichen Lager der Spindel frei davon gehalten, so daß klein dimensionierte Lager verwendet werden können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform überfaßt diese Gleitbuchse, die etwa umgekehrt U-förmig ausgebildet ist, den oberen Teil der Spindel sowie ein diese bewegendes Getriebe, dessen Antriebsrad als Stützscheibe dient.

Weiterhin kann dabei bevorzugt die untere Stirnfläche der Gleitbuchse sich auf der oberen ringförmigen Stirnfläche des Gehäuses abstützen. Hierdurch ergibt sich eine besonders vorteilhafte Stützung der Gleitbuchse und Entlastung der Spindellager.

Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Schutz bezieht sich nicht nur auf die Einzelmerkmale, sondern auch auf deren Kombination.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Eine Werkzeugausstoßvorrichtung an z. B. Werkzeugmaschinen o. dgl. (nicht dargestellt) hat ein Gehäuse (10), das z. B. einen kreisförmigen, rechteckförmigen oder quadratischen Querschnitt aufweisen kann. Das Gehäuse (10) hat einen in seiner Achslängsrichtung verlaufenden, durchgehenden Innenraum (11), der vorzugsweise zentrisch in dem Gehäuse (10) eingearbeitet ist und zwei in einem Abstand zueinander angeordnete Wälzlager (12, 13) aufnimmt. Das "obere" Wälzlager (12) und das "untere" Wälzlager (13) werden durch zwei Distanzhülsen (14, 15) in Axiallängsrichtung gesehen auf Abstand zueinander gehalten. Die innere Distanzhülse (14) stützt sich dabei auf den zueinander hingewandten kreisringförmigen Stirnflächen der Innenringe des oberen Wälzlagers (12) und des unteren Wälzlagers (13) ab. Die äußere Distanzhülse (15) hingegen stützt sich auf den zueinander hingewandten kreisringförmigen Stirnflächen der Außenringe des oberen Wälzlagers (12) und des unteren Wälzlagers (13) ab, wobei die beiden Distanzhülsen (14, 15) in einem gleichbleibenden radialen Abstand zueinander angeordnet sind.

Die beiden Innenringe der Wälzlager (12, 13) dienen zur Aufnahme einer durch sie gesteckten Werkzeugspindel (16), wobei zur lösbaren Sicherung der Werkzeugspindel (16) eine Mutter

(17) auf das vom unteren Wälzlager (13) her entgegengesetzt gelegene Ende der Werkzeugspindel (16) aufgeschraubt ist. Die Mutter (17) liegt dabei auf der von den Distanzhülsen (14, 15) abgewandten ringförmigen Stirnfläche des Innenringes des oberen Wälzlagers (12) auf. Es werden hierbei die beiden Innenringe der Wälzlager (12, 13) minimal zueinander hinbewegt und klemmen hiermit die innere Distanzhülse (14) ein. Das gleiche erfolgt mit den beiden Außenringen der Wälzlager (12, 13), wobei hier ein die Werkzeugspindel (16) radial

umlaufender Ring (18) von "unten" her auf dem Gehäuse (10) mittels Schrauben (19) o. dgl. befestigt ist.

Auf der vom Ring (18) entgegengesetzt gelegenen kreisringförmigen Stirnfläche des Gehäuses (10) ist eine Führungsbuchse (20) lösbar befestigt. Die Führungsbuchse (20) hat einen in etwa L-förmigen Querschnitt, wobei der waagerechte Schenkel der Führungsbuchse (20) auf der entsprechenden kreisringförmigen Stirnfläche des Gehäuses (10) aufliegt. Zur lösbaren Befestigung der Führungsbuchse (20) sind mehrere umfangsmäßig - in Bezug auf den waagerechten Schenkel der Führungsbuchse (20) gesehen - angeordneten Schrauben (21) durch Durchgangsbohrungen (22) im waagerechten Schenkel der Führungsbuchse (20) hindurchgesteckt und in eine Gewindebohrung (23) im Gehäuse (10) eingeschraubt. Zur endgültigen lösbaren Festlegung der Führungsbuchse (20) auf der kreisringförmigen Stirnfläche des Gehäuses (10) wird eine zuvor auf die Schrauben (21) aufgedrehte Mutter (24) entsprechend angezogen, wobei diese Muttern (24) dann entsprechend auf der vom Gehäuse (10) hin abgewandt gelegenen waagerechten Oberfläche der Führungsbuchse (20) aufliegen.

Bevor die Schrauben (21) durch 'die Durchgangsbohrung (22) hindurchgesteckt und in die Gewindebohrung (23) eingeschraubt werden, werden genannte Schrauben (21) zuerst durch Durchgangsbohrungen (25) in einer in einem Abstand zum Gehäuse (10) zu diesem zentrisch angeordneten oberen Widerlagerplatte (26) hindurchgesteckt.

In die Führungsbuchse (20) ist eine sogenannte Gleitbuchse (27) axial verschiebbar eingesteckt, die sich beim Stillstand der Werkzeugausstoßvorrichtung bzw. beim spanabhebenden Bearbeitungsvorgang des Werkzeuges unter einer gewissen Vorspannung (Druck der Feder (28)) auf der vom Ring (18) entgegengesetzt gelegenen kreisringförmigen Stirnfläche des

Gehäuses (10) abstützt. Die obere Widerlagerplatte (26) ist oberhalb der Gleitbuchse (2 7) in einem Abstand zu dieser angeordnet, wobei zwischen Gleitbuchse (27) und erwähnter Platte (26) - umfangsmäßig verteilt - Druckfedern (28) angeordnet sind. Die Druckfedern (28) stützen sich einer-

Achsseits in Längsrichtung gesehen an der Gleitbuchse (27), andererseits an der Unterseite der Widerlagerplatte (26) ab, wodurch diese Platte (26) unterhalb des Schraubenkopfes der Schraube (21) an diesen angedrückt wird bzw. die Gleitbuchse (27) - ebenfalls unter Vorspannung - auf die kreisringförmige Stirnfläche des Gehäuses (10) aufgedrückt (sich abstützend) wird.

Durch Lösen der Mutter (24) und anschließendem weiteren Einschrauben der Schraube (21) in die Gewindebohrung (2 3) und anschließendem erneuten Anziehen der Mutter (24) verkleinert sich der Abstand der Widerlagerplatte (26) von dem

und
Gehäuse (10) wird die Druckfeder (28) entsprechend weiter zusammengedrückt und somit die Vorspannung für die Gleitbuchse (27) erhöht.

Die Gleitbuchse (27) weist einen in ihr zentrisch angeordneten inneren Aufnahmeraum (29).-auf, in den das eine stirnseitige Ende der Werkzeugspindel (16), die - wie schon beschrieben - mittels der Wälzlage:? (12, 13) entsprechend gelagert ist, hineinragt. Auf diesem stirnseitigen Ende der Werkzeugspindel (16) ist koaxial ein Zahnrad (30) o. dgl. mittels Schrauben (31) lösbar befestigt. Das Zahnrad (30) und somit auch die gesamte Werkzeugspindel (16) sind mittels einer/Kette (32), Zahnriemen &ogr;. dgl. über einen Motor (nicht dargestellt) antreibbar. Bedingt durch den inneren Aufnahmeraum (29) weist die Gleitbuchse (27) senkrecht verlaufende Wandungen (33) auf. In eine dieser Wandungen (33) ist eine Ausnehmung (34) eingearbeitet, durch welche die Antriebs-

kette (32) zum nicht dargestellten Antriebsmotor durchgeht. Diese Ausnehmung (34) ist in ihrer Höhe so großzügig gefertigt, daß die Gleitbuchse (27) bei ihrer Axialbewegung nicht an die Kette (32) stößt.

In die Gleitbuchse (2 7) ist ein Aufnahmeraum (3 5) für einen doppelt wirkenden Druckmittelzylinder (36) eingearbeitet, der zwei Kolben unterschiedlichen Durchmessers hat. Der Kolben

(37) (Differentialkolben) größeren Durchmessers ist dabei gänzlich im Aufnahmeraum (35) angeordnet, während der Kolben

(38) kleineren Durchmessers - koaxial mitdem Kolben (37) größeren Durchmessers verbunden - wie in der Zeichnung des Ausführungsbeispieles dargestellt - sich auf einem Teil seiner Länge im Aufnahmeraum (35) befindet und geringfügig in den Aufnahmeraum (29) hineinragt, in dem das Zahnrad (30) angeordnet ist. Der Druckmittelzylinder (36) ist koaxial zur Werkzeugspindel (16) angeordnet.

In den Aufnahmeraum (35) münden zwei Anschlußbohrungen (39, 40), durch die der Druckmittelzylinder (36) wechselweise mit einem Druckmittel z. B. Hydrauliköl beaufschlagt werden kann. Wird durch die Anschlußbohrung (39) dem Druckmittelzylinder (36) ein Druckmittel zugeführt, so wird die gesamte kreisförmige Stirnfläche des Kolbens (37) größeren Durchmessers beaufschlagt. Wird jedoch über die Anschlußbohrung (40) dem Druckmittelzylinder (36) ein Druckmittel zugeführt, so wird nur die kreisringförmige Stirnfläche des Kolbens (37) größeren Durchmessers beaufschlagt.

Koaxial mit der Werkzeugspindel (16) ist in dieser eine Zug-Druckstange (41) angeordnet, die durch eine zentrische Bohrung im Zahnrad (30) hindurchgeht und dabei über das Zahnrad (30) hinaus in den Aufnahmeraum (29) hineinragt. An den das Zahnrad (30) durchdringenden Bereich der Zug-

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Druckstange (41) schließt sich ein zylindrischer Bereich größeren Durchmessers an, so daß ein äußerer Auflagekopf (42) mit einer ringförmigen Auflagefläche (43) gebildet ist, wobei der Auflagekopf (42) sich voll und ganz im Aufnahmeraum (29) befindet.

An den das Zahnrad (30) durchdringenden Bereich der Zug-Druckstange (41) schließt sich zur Werkzeugspindel (16) hin ebenfalls ein zylindrischer Ansatz (44) größeren Durchmessers an. An diesen Ansatz (44) schließt sich nun wiederum ein Bereich kleineren Durchmessers an, der über die restliche Länge der Zug-Druckstange (41) verläuft. Dieser Bereich (45) der Zug-Druckstange (41) ist auf einem Teil seiner Länge von einer Druckfeder (46) umgeben, die sich obenseitig gegen den Ansatz (44) anlegt mit dem Bestreben, die Druckstange (41) nach oben zu drücken.

In die Werkzeugspindel (16) ist von der Stirnseite, auf der das Zahnrad (30) aufliegt, eine zylindrische Bohrung (47) eingearbeitet, an die sich eine Durchgangsbohrung (48) kleineren Durchmessers anschließt, die dann inrerseits in eine Aufnahmebohrung (49) größeren Durchmessers übergeht. In dieser Aufnahmebohrüng (49) ist eine auf dem Ende des Bereichs (45) der Zug-Druckstang_Ae (41) befestigte Spannzange (50) angeordnet, die dabei in bekannter Art und Weise einen Aufnahmekegel (51) für ein in diesen einzusetzendes spanabhebendes Bearbeitungswerkzeug (nicht dargestellt) hält. Gemäß der Zeichnung ist der Aufnahmekegel (51) durch die Spannzange (50) in eine entsprechend kegelige Ausnehmung (52) eingezogen.

Durch den Übergang der Bohrung (47) in eine Durchgangsbohrung (48) kleineren Durchmessers ist eine ringförmige Auflagefläche entstanden, an der sich die Druckfeder (46) untenseits ab-

stützt.

Die Zeichnung zeigt die Werkzeugausstoßvorrichtung im "gespannten Zustand". Die kreisringförmige Stirnfläche des Kolbens (37) ist dabei mit einem Druckmittel beaufschlagt.

Soll der Aufnahmekegel (51) mit dem Bearbeitungswerkzeug gewechselt werden, so wird die Spindel entsprechend abgebremst, bis sie zum Stillstand gekommen ist. Über die Anschlußbohrung (39) wird die kreisförmige Stirnfläche des Kolbens (37) mit einem Druckmittel beaufschlagt. Es kommt zum Kontakt zwischen der freien Stirnfläche des Kolbens (38) und der zu ihm hingewandten Stirnfläche des Auflagekopfes (42). Durch einen entsprechenden Druckaufbau bewegt sich nun die Gleitbuchse (27) entgegengesetzt der Federkraft der Druckfedern (28) nach oben und zwar so lange, bis ein das Zahnrad (30) hintergreifender und auf der Innenseite der Wandung (33) einstückig angeformter, waagerecht angeordneter Ring (53) flächigen Kontakt mit dem Zahnrad (30) hat. Nach Überwindung der Federkraft der Druckfeder (46) wird diese zusammengedrückt: die Zug-Druckstange (41) bewegt sich nach unten, d. h. zum Aufnahmekegel (51) hin. Hierbei öffnet sich die Spannzange (50) und die Zug-Druckstange (41) drückt den Aufnahmekegel (51) mit dem sich darin befindlichen Bearbeitungswerkzeug aus der Werkzeugspindel (16) heraus.

Die bei diesem zuvor beschriebenen Vorgang zum Wechseln eines Werkzeuges entgegengesetzt auftretenden Kräfte neutralisieren sich gegenseitig so weit, daß praktisch keine Belastung der Wälzlager (12, 13) - in Achslängsrichtung gesehen - mehr stattfindet, so daß kleine Wälzlager ausreichen und die erheblichen Ausstoßkräfte, vor allem bei Werkzeugkegeln mit geringer Steigung, nicht mehr zu einer unerwünschten Lagerbelastung führen.

Nach dem Einstecken eines neuen Aufnahmekegels (51) mit einem sich darin befindlichen Werkzeug erfolgt der entsprechend

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weitere Ablauf analog der zuvor gemachten Beschreibung in umgekehrter Reihenfolge.

Claims (14)

Schutzansprüche

1. Vorrichtung an Werkzeugmaschinen zum Ausstoßen von einem in einer Spindel gelagerten Werkzeug, wobei die Spindel mittels Lagern in einem Gehäuse gelagert ist und in die Spindel ein das Werkzeug haltender Steilkegel auswechselbar eingesteckt ist, der mittels einer Druckstange ausstoßbar ist, die mittels eines druckmittelbeaufschlagten Differentialkolbens in Richtung auf den Steilkegel bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkolben (37) in einer schwimmend geführten oberen Gleitbuchse (27) gelagert ist, die sich in ihrer unteren Stellung (Auswurfstellung des Steilkegels (51)) auf dem Gehäuse (10) abstützt.

2. Vorrichtung zum Ausstoßen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitbuchse (2 7) D-förmig den oberen Teil der Spindel (16) und ein diese bewegendes Getriebe (30) umfaßt, dessen Antriebsrad (30) als Stützscheibe an der Spindel (16) stirnseitig anliegt.

3. Vorrichtung zum Ausstoßen nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Stirnfläche (27 b) der Gleitbuchse (2 7) sich auf der oberen ringförmigen Stirnfläche (10 a) des Gehäuses<(10) abstützt.

4. Vorrichtung zum Ausstoßen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkolben (37) im verdickten (oberen) Steg (27 a) der Gleitbuchse (27) in einem Zylinderraum (35) als Aufnahmeraum frei beweglich gelagert ist.

5. Vorrichtung zum Ausstoßen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitbuchse (27) unter der Einwirkung von an einer vom Gehäuse (10) im Abstand getragenen Widerlagerplatte (26) angeordneten Druckfedern (28) steht.

6. Vorrichtung zum Ausstoßen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerlagerplatte (26) mittels seitlicher im Gehäuse (10) eingeschraubter, eingesteckter Schrauben, Stangen (21) o. dgl. in der Höhe verstellbar gelagert ist.

7. Vorrichtung zum Ausstoßen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zylinderraum (35) als Aufnahmeraum des Differentialkolbens (37) Druckmittelleitungen (39, 40) münden.

8. Vorrichtung zum Ausstoßen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein an dem Differentialkolben

(37) befestigter Druckstößel (38) in dem mittleren Aufnahmeraum (29) der Gleitbuchse (27) vorsteht und zum Auswerfen des Steilkegels (51) gegen die Zug-Druckstange (41) drückt.

9. Vorrichtung zum Ausstoßen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitbuchse (27) innerhalb einer am Gehäuse befestigten Führungsbuchse (20) verschiebbar gelagert ist.

10. Vorrichtung zum Ausstoßen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Spindel (16) tragenden Lager (12, 13) an Distanzhülsen (14, 15) gelagert sind.

11. Vorrichtung zum Ausstoßen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (12, 13) klein dimensioniert sind.

12. Vorrichtung zum Ausstoßen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zug-Druckstange (41) einen Ansatz (44) trägt, an dem sich eine umgebende Druckfeder

(46) abstützt.

13. Vorrichtung zum Ausstoßen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zug-Druckstange (4 1) mit einer unteren Spannzange (50) ausgestattet ist.

14. Vorrichtung zum Ausstoßen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (29) der Gleitbuchse (27) mit Luft- oder Kühlleitungen (54) ausgestattet ist.