DE976044C

DE976044C - Vorrichtung zum Befestigen von Werkzeugen in der Spindel und Hinausdruecken derselben aus der Spindel einer Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE976044C
Application number: DEP22937A
Authority: DE
Inventors: Fernand Turrettini
Original assignee: GENEVOISE INSTR PHYSIQUE; Societe Genevoise dInstruments de Physique
Current assignee: GENEVOISE INSTR PHYSIQUE; Societe Genevoise dInstruments de Physique
Priority date: 1946-05-03
Filing date: 1948-11-28
Publication date: 1963-01-31
Also published as: CH250708A; GB627780A; FR945911A; US2557582A

Description

Die Befestigung von Werkzeugen in rotierenden Spindeln von Werkzeugmaschinen, beispielsweise von Fräsmaschinen, Bohrmaschinen od. dgl., geschieht gewöhnlich mittels eines stielförmigen Konus (Morsekegel od. dgl.), der eine sehr genaue Zentrierung und eine gute Befestigung des Werkzeuges in der Spindel ermöglicht.

Es sind bisher verschiedene Mittel angewendet worden, um das Befestigen und das anschließende Abnehmen eines Werkzeugs durchzuführen.

Die gebräuchlichsten Einrichtungen benutzen eine die Spindel in ihrer ganzen Länge durchdringende Befestigungsstange, die mit dem Ende des Werkzeugs verschraubt wird. Diese Stange wird in axialer Richtung festgehalten und muß gewöhnlich mit ihrem dem Werkzeug entgegengesetzten Ende von Hand eingeschraubt oder wiederum herausgeschraubt werden, was erhebliche Zeit erfordert, besonders, wenn die Länge der Spindel den Bedienungsmann zwingt, seinen Platz zu verlassen.

Um die toten Zeiten der Maschine möglichst zu verringern, hat man bereits Vorrichtungen geschaffen, die es gestatten, das Auswechseln des Werkzeugs in einer Mindestzeit durchzuführen, indem man eine vereinfachte Einhängevorrichtung benutzte, die von Hand bedient wird oder selbsttätig wirkt, sowie eine Bremse zum schnelleren Stillsetzen der Spindel.

Insbesondere ist nach einem älteren, nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag bei einer Vorrichtung zum Befestigen von Werkzeugen in der Spindel und zum Hinausdrücken derselben aus der Spindel einer Werkzeugmaschine die Antriebsvorrichtung zum Drehen der zentral in der Spindel gelagerten Befestigungsstange mit einem besonderen, lediglich dem Zweck des Befestigens der

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Werkzeuge in der Spindel und Hinausdrücken derselben aus der Spindel dienenden Elektromotor kuppelbar.

Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zum Befestigen von Werkzeugen in der Spindel und Hinausdrücken derselben aus der Spindel einer Werkzeugmaschine, die eine konzentrisch in der Spindel gelagerte, relativ zur Spindel drehbare, mit Gewinde versehene Befestigungsstange aufweist, welche mit einem in den Werkzeugen angeordneten Gewinde derart zusammenwirkt, daß bei ihrer Relativdrehung gegenüber der Spindel in der einen Richtung das Befestigen, in der anderen Richtung das Lösen des Werkzeuges erfolgt, und deren Relativdrehung gegenüber der Spindel durch einen mit ihr bei festgebremster Spindel in Antriebsverbindung zu bringenden Motor erfolgt.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsmotor für die Befestigungsstange der Antriebsmotor für die Spindel dient, dessen Drehbewegung nach dem Unterbrechen seiner kinematischen Verbindung mit der Spindel über ein mit der Befestigungsstange kuppelbares Getriebe auf as die Befestigungsstange übertragen wird.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt

Fig. ι einen axialen Schnitt durch den Werkzeugträger,
Fig. 2 eine Einzelheit im Schnitt.

Die Spindel 1 dreht sich in den Lagern 2, 3, 4 eines Gehäuses 5 und nimmt an ihrem rechten Ende das Werkzeug 6 auf, dessen spindelseitiges Ende aus einem kegligen Teil 7 besteht, der in einen entsprechenden kegligen Hohlraum 1' der Spindel eintritt. Das Getriebe für die verschiedenen Umdrehungsgeschwindigkeiten der Spindel ist schematisch durch ein einziges Zahnradpaar 10, 11 dargestellt. Die Achse des antreibenden Rades 11 ist mit einer doppeltwirkenden Scheibenkupplung 12 verbunden, die es gestattet, die Spindel zwecks ihres Antriebs entweder mit der durch den Motor 14 und die Scheibe 14' angetriebenen Riemenscheibe 13 zu kuppeln oder aber mit einer am Gehäuses befestigten Bremse 15, und damit die Spindel zum Auswechseln des Werkzeugs schnell anzuhalten und stillzusetzen.

In der Achse der Spindel ist eine Befestigungsstange 16 drehbar und unverschieblich angeordnet. Ihr rechtes Ende trägt einen Zapfen 17 und einen Vierkant 18. Ein an der Spindel durch nicht dargestellte Mittel befestigter Haltering 19 hält die Stange 16 in beiden axialen Richtungen, indem er einerseits mit einer Schulter 20 der Stange und andererseits mit einer Fläche 21 einer Gewindehülse 22 zusammenarbeitet, die auf dem Vierkant 18 sitzt und durch eine Schraube 23 und eine Scheibe 23' gehalten wird. Diese Hülse 22 trägt ein Außengewinde 24, das in eine mit einem Innengewinde ausgestattete, am Ende des Werkzeugs vorgesehene Bohrung eintritt.

Am anderen Ende der Befestigungsstange 16 befindet sich ein Vierkant 25 mit einer an ihm verschiebbar angeordneten Hülse 26. Eine am Ende der Stange 16 vorhandene Feder 27 drückt die Hülse 26 gegen eine Schulter 28 der Stange. Die Hülse 26 wird durch einen bei 30 gelagerten Hebel 29 gesteuert, der mittels Federn 27' elastisch mit dem Anker 31 eines Elektromagneten gekuppelt ist, dessen Kern 32 am Gehäuse 5 befestigt ist. Der Elektromagnet und die Federn 27 und 27' sind so aufeinander abgestimmt, daß, wenn der Elektromagnet unter Spannung gesetzt wird, der Anker über den Hebel 29 die auf dem Vierkant 25 sitzende Hülse 26 verschiebt, wobei der Druck der Feder 2.η überwunden wird. In dieser Stellung sind die Hülse 26 und die Hülse 33 gekuppelt, indem ihre Zähne 34 und 34' miteinander im Eingriff sind. Wird der Strom des Elektromagneten unterbrochen, so hört seine Einwirkung auf den Hebel 29 auf, und die Feder 27 drückt die Hülse 26 gegen die Schulter 28 der Stange zurück, wodurch sich die Kupplung löst. Die Hülse 33 ist mit ihrem Umfang im Mitnehmer 35 zentriert und mit ihm durch eine Friktionskupplung verbunden, die aus einer Serie Federn 36 besteht; letztere liegen in Ausnehmungen 37 (Fig. 2) der Hülse 33 und wirken auf die beiden Flächen 38 und 39 des Mitnehmers 35. Ein in Fig. 2 dargestellter Keil 40, der durch eine Feder 41 gehalten wird, ist in einer am Rande go der Hülse vorgesehenen Ausnehmung 42 angeordnet, um das Gleiten der Hülse in bezug auf den Mitnehmer zu vermeiden, wenn letzterer sich in Pfeilrichtung dreht. Durch diese Kupplungseinrichtung kann man in einem Drehsinn auf die Stange 16 ein durch die Kraft der Federn 36 begrenztes Drehmoment zur Befestigung des Werkzeugs und im entgegengesetzten Sinne ein maximales Drehmoment zur Freigabe des Werkzeugs übertragen.

Der am Ende einer festen Achse 43 gelagerte Mitnehmer 35 ist mit dem Antriebsmotor der Spindel kinematisch verbunden, und zwar über ein Planetengetriebe 44 zur Verminderung der Geschwindigkeit. Im dargestellten Beispiel dient das Gehäuse dieses Untersetzungsgetriebes als Riemenscheibe, die mittels eines Riemens durch die Scheibe 45 angetrieben wird; letztere ist mit der Scheibe 13 fest verbunden, die wiederum durch den Antriebsmotor 14 der Spindel, die Scheibe 14' und den zugehörigen Riemen angetrieben wird. Der Körper no des Untersetzungsgetriebes 44 treibt bei seiner Drehung Planetenräder 46, die mit dem fest angeordneten Zahnrad 47 im Eingriff stehen. Die gegenüber angeordneten Planetenräder 48 drehen sich mit derselben Geschwindigkeit wie die Planetenräder 46, mit denen sie fest verbunden sind, und stehen im Eingriff mit einem Zahnrad 49, das mit dem Mitnehmer 35 aus einem Stück besteht. Die Untersetzungsverhältnisse zwischen den Zahnrädern 47, 49 und den Planetenrädern 46, 48 sind so •ewählt, daß die Geschwindigkeit des Mitnehmers in genügender Weise vermindert wird, um ein zu hartes Kuppeln zu vermeiden, das die ganze Anordnung beeinträchtigen würde.

Um ein Werkzeug 6 zu befestigen, bedient man einen Hebel 50, der im Handbereich des Bedie-

nungsmannes liegt und der die Scheibenkupplung 12 und die Bremse 15 derart steuert, daß die Spindel entkuppelt und stillgesetzt werden kann. Die Scheiben 13 und 45 sowie das Untersetzungsgetriebe 44 drehen sich weiter, ebenso der Mitnehmer 35 und die Hülse 33, die beiden letzteren jedoch mit verringerter Geschwindigkeit. Man setzt dann den Konus 7 des Werkzeugs in. den Hohlkonus 1' der Spindel 1 ein, wobei der Vierkant 8 in die entsprechende Ausnehmung 9 des Endes der Spindel eintritt. In diesem Moment drückt man auf den Druckknopf 51 für die Befestigung des Werkzeugs, wodurch der Stromkreis des Elektromagneten geschlossen wird und Hebel 29 anzieht. Die Hülse 26 wird, indem sie sich auf dem Vierkant 25 verschiebt, mit der Hülse 33 gekuppelt, die ihre Drehbewegung auf die Stange 16 überträgt. Der Drehsinn des Gewindes 24 ist derart gewählt, daß durch diese Umdrehung die mit Gewinde versehene Hülse

ao 22 in die Gewindebohrung am Werkzeugende eintritt, das Werkzeug schnell anzieht und es im Konus 1' der Spindel befestigt. Darauf steht die Stange still, ebenso wie die Hülse 26 und auch die Hülse 33, deren weiter oben beschriebene Friktionskupplung in Tätigkeit tritt, indem sie das auf die Befestigungsstange zu übertragende Drehmoment begrenzt. Wird dann der Druckknopf 51 losgelassen, so wird der Elektromagnet stromlos, die Gegenfeder 27 drückt die Hülse 26 wieder zurück und entkuppelt die Stange 16. Die Hülse 33 beginnt wieder, sich mit dem Mitnehmer 35 zu drehen. Die Spindel ist arbeitsbereit. Es genügt, den Hebel 50 zu betätigen, um ihn mit dem Antriebsmotor 14 zu kuppeln.

Um das Werkzeug abzunehmen, setzt man die Spindel durch Betätigung des Hebels 50 still. Dann drückt man auf den Druckknopf 51' für die Abnahme des Werkzeugs, wodurch sich der Drehsinn des Antriebsmotors der Spindel umkehrt und der Elektromagnet betätigt wird, der, wie oben angegeben, das Kuppeln der Stange 16 mit dem Mitnehmer 35 bewirkt. Da das Herausnehmen des Werkzeugs eine verhältnismäßig starke Kraft erfordern kann, ist es zweckmäßig, auf die Stange ein maximales Drehmoment auszuüben, indem die Friktionskupplung der Hülse 33 gehindert wird, in Tätigkeit zu treten. Dies wird, wie schon erwähnt, durch den Keil 40 (Fig. 2) erreicht, der bei dem entsprechenden Drehsinn die Hülse 33 zwingt, mit dem Mitnehmer 35 umzulaufen. Das auf die Stange 16 übertragene Drehmoment wird außerdem im Verhältnis der Untersetzung des Untersetzungsgetriebes vergrößert. Wenn das Werkzeug durch die Rotation der mit Gewinde versehenen Stange ausgestoßen und freigegeben ist, läßt man den Druckknopf 51' los, um die Befestigungsstange 16 zu entkuppeln, wobei der Antriebsmotor 14 angehalten wird.

Bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist die Kupplung der Befestigungsstange 16 mit dem Mitnehmer 35 durch das Zusammenwirken eines Elektromagneten und einer Gegenfeder verwirklicht. Es ist selbstverständlich, daß man auch andere äquivalente Mittel anwenden könnte, beispielsweise ferngesteuerte hydraulische oder pneumatische Mittel.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Vorrichtung zum Befestigen von Werkzeugen in der Spindel und Hinausdrücken derselben aus der Spindel einer Werkzeugmaschine, die eine konzentrisch in der Spindel gelagerte, relativ zur Spindel drehbare, mit Gewinde versehene Befestigungsstange aufweist, welche mit einem in den Werkzeugen angeordneten Gewinde derart zusammenwirkt, daß bei ihrer Relativdrehung gegenüber der Spindel in der einen Richtung das Befestigen, in der anderen Richtung das Lösen des Werkzeugs erfolgt, und deren Relativdrehung gegenüber der Spindel durch einen mit ihr bei festgebremster Spindel in Antriebsverbindung zu bringenden Motor erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsmotor für die Befestigungsstange (16) der Antriebsmotor (14) für die Spindel (1) dient, dessen Drehbewegung nach dem Unterbrechen seiner kinematischen Verbindung mit der Spindel (1) über ein mit der Befestigungsstange (16) kuppelbares Getriebe (44) auf die Befestigungsstange (16) übertragen wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (44) ein Geschwindigkeits-Untersetzungsgetriebe ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 mit einer Einrichtung, durch die das auf die Befestigungsstange übertragene Drehmoment beim Befestigen des Werkzeugs begrenzt wird und durch die beim Lösen des Werkzeugs das der Motorkraft entsprechende Drehmoment auf die Befestigungsstange übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Befestigungsstange (16) und dem Getriebe (44) eine Klauenkupplung (24, 34, 33, 34') angeordnet ist, deren antriebsseitiger Teil (33, 34') den mitgenommenen Teil einer Reibungskupplung bildet und in der Lösedrehrichtung mit dem mitnehmenden Teil (35) der Reibungskupplung durch einen federbelasteten Keil (40) verklemmt wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klauenkupplung (24, 34, 33, 34') elektromagnetisch schaltbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Klauenkupplung (24, 34, 33, 34') schaltenden Schalter (51, 51') auch den Drehsinn des Antriebsmotors (14) steuern.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 966915; deutsche Patentanmeldung W 7078 Ib/49 b (bekanntgemacht am 21. 5. 1952).

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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