EP3310512A1 - Werkzeugspindel mit spannvorrichtung für ein werkzeug und werkzeugmaschine - Google Patents

Werkzeugspindel mit spannvorrichtung für ein werkzeug und werkzeugmaschine

Info

Publication number
EP3310512A1
EP3310512A1 EP16733034.9A EP16733034A EP3310512A1 EP 3310512 A1 EP3310512 A1 EP 3310512A1 EP 16733034 A EP16733034 A EP 16733034A EP 3310512 A1 EP3310512 A1 EP 3310512A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool
tool spindle
clamping device
spindle
pressure medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16733034.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph HINTERMEIER
Josef Reinauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mauser Werke Oberndorf Maschinenbau GmbH
Original Assignee
Mauser Werke Oberndorf Maschinenbau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mauser Werke Oberndorf Maschinenbau GmbH filed Critical Mauser Werke Oberndorf Maschinenbau GmbH
Publication of EP3310512A1 publication Critical patent/EP3310512A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/06—Features relating to the removal of tools; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/24—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means
    • B23B31/26—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the working-spindle
    • B23B31/261—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the working-spindle clamping the end of the toolholder shank
    • B23B31/265—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the working-spindle clamping the end of the toolholder shank by means of collets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/24—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means
    • B23B31/30—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using fluid-pressure means in the chuck
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, 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
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/002—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring the holding action of work or tool holders

Definitions

  • the invention relates to a tool spindle with a clamping device for a tool according to the preamble of patent claim 1 and a machine tool with such tool spindles.
  • the document DE 10 2004 009 217 A1 discloses a clamping device for a tool spindle, which is operated manually.
  • the disadvantage of this is the high time required for changing the tools.
  • the patent DE 10 2009 021 407 B4 discloses such a clamping device, wherein this is pre-assembled and adjusted, and is then used without further settings directly into an interior of a tool spindle. This insertion is almost only from the front of the tool spindle. Via the pull rod, which extends inside the tool spindle, the clamping and releasing forces for the tool are transferred from the rear area to the front area of the spindle.
  • a disadvantage of such tool spindles is that the drive for clamping and releasing the clamping device must be arranged in the rear region of the tool spindle, whereby the tool spindle reaches a considerable length. Furthermore, the rear portion of the tool spindle is often difficult to access.
  • the invention is based on the object to provide a tool spindle with automatic clamping device, wherein the energy supply for the operation of the clamping device has improved accessibility.
  • the claimed rotatable tool spindle has an automatic clamping device for a tool or a tool holder, wherein the clamping device is operated hydraulically or pneumatically.
  • the clamping device is arranged in an interior of the tool spindle.
  • the clamping device can be mounted from a front side (spindle nose).
  • an actuation of the clamping device ie a clamping and / or release, via a pressure medium supply, which is connectable or connected to the interior, and which is arranged on the front tool side half or the front tool-side end portion or the front of the tool spindle. This eliminates the drive for the clamping device at the rear of the tool spindle, and the area in which the drive energy for the clamping device is transmitted to the tool spindle, is more accessible.
  • the pressure medium supply is arranged on the outer circumference of the tool spindle, whereby their overall length is shortened.
  • the tensioning device is releasable via at least one release piston, which is arranged together with at least one corresponding pressure chamber in the interior. The pressure chamber is limited by release pistons.
  • the entire hydraulic or pneumatic actuators so all pistons and pressure chambers, arranged in the interior of the tool spindle.
  • tool is to be understood below (only) a tool holder.
  • the pressure medium supply of the clamping device can be effected by a detachable connection, wherein this compound is mounted exclusively for actuating the clamping device on the stationary tool spindle.
  • a detachable connection can be used to actuate the clamping device and / or other functions.
  • the stationary pressure medium supply can be arranged on the outer circumference of the tool spindle, the seals of which can be applied to the outer circumference, in particular at standstill, and can be lifted off from it, in particular, during rotation.
  • the pressure medium supply can be arranged in a spindle block. Furthermore, the pressure medium supply can be done by permanently mounted lines.
  • the tool change can be performed by auxiliary equipment such as e.g. Robot or pickup without manual activities of a machine operator also fully automatic. Only the command for loosening the jig and exchanging the tools is given through the machine control.
  • auxiliary equipment such as e.g. Robot or pickup without manual activities of a machine operator also fully automatic. Only the command for loosening the jig and exchanging the tools is given through the machine control.
  • the tool change can be done partly manually. For example, only the release of the tensioning device is triggered by a machine control command. All other activities are done manually.
  • the tool change can be done purely manually. Also, the release of the clamping device by activating the pressure medium supply can be done by the operation of a simple mechanism such as a ball valve.
  • a tool safety device can be used, which holds the tool after release.
  • This can have a release button on the outer circumference of the tool spindle, upon actuation of which the tool is finally released from the tool spindle. This tool can also secure the tool from the tool
  • a release command is initially given to the tool change by the machine control. Then the jig loosens the tool so that it is prevented from falling down by the tool lock. Then the operator actuates the release button of the tool safety device and removes the tool. After cleaning the inner cone of the tool spindle, the operator inserts the following tool into the cone until the tool lock snaps or clicks. Then, the tension command can be given from the machine control to the tensioner.
  • a simple emergency disassembly of the clamping device only in the region of the tool-side region or end portion of the tool spindle is possible if the tool spindle has a likewise rotatable driving ring which is arranged on the tool-side region or end portion and preferably also in the interior of the tool spindle.
  • the driving ring can be clamped, for example via at least one employed to a spindle longitudinal axis or axis of rotation retaining screw against the clamping device.
  • the interior of the tool spindle is preferably designed in a stepped or conical manner with decreasing diameters from the tool-side end section to a rear end section.
  • the retaining screws are designed as set screws or threaded pins and accessible from the outer circumference of the tool spindle.
  • the clamping device is used as a preassembled unit in the interior and therefore disassembled and removed by loosening the retaining screws. In a particularly preferred embodiment, this is possible even with a clamped tool.
  • the clamping device has a first pressure chamber, the pressurization causes a release of the tool, and which is arranged in the interior of the tool spindle.
  • a stationary pressure medium supply can be arranged on the outer circumference of the tool spindle, the seals on the outer periphery - in particular at standstill - can be applied and - in particular on rotation-are lifted from this.
  • the first pressure chamber can be connected or connected to the outer circumference via at least one channel formed in the tool spindle.
  • the pressure medium supply can be arranged in a spindle block.
  • a hydraulically or pneumatically actuated ejection ring can be arranged on the outer circumference of the tool spindle, which can be supplied with pressure medium via a secondary channel from the pressure medium supply, and thus can be moved toward the tool-side end section.
  • radially inwardly directed ejection fingers may be attached, which engage in a space below or behind the tool.
  • a slinger may be arranged on the outer circumference of the tool spindle, into which at least one stop screw for the ejection ring is screwed.
  • a slinger For uniform application of force and to avoid tilting preferably several uniformly distributed around the circumference stop screws are provided. If the state of the clamping device can be monitored via a support control device or via a non-contact sensor (in particular via a non-contact end switch with a feedback oscillator) which is connected to the machine control, the previously described semi-automatic or fully automatic tool change can be realized.
  • the support control device is used to monitor the flat surface of the tool on the cone of the tool spindle. This schedule can be e.g. not be correct if particles are trapped between the cone of the tool and the cone of the tool spindle.
  • the non-contact sensor is designed and / or arranged such that it detects the two states “tool clamped in clamping device” and “tool not clamped in clamping device”.
  • the sensor is further configured and / or arranged such that it also recognizes the state "tensioning device clamped empty”.
  • the non-contact sensor monitors to the preferred axial position of the ejection ring.
  • the sensor can be positioned on the outer circumference of the ejection ring (direct monitoring), or the position of the ejection ring is transmitted via a Abtastgestfite to another area of the tool spindle according to the invention and detected there by the sensor (indirect monitoring).
  • a protection for the sensor is preferred, to which the sensor may e.g. to be shed.
  • an automatic cleaning device for the cone is preferred in addition to the non-contact sensor and support control device.
  • the plant control device and the cleaning device also with the pressure medium are operable, which is also supplied via said pressure medium supply.
  • the pressure medium can over the mentioned or supplied via another releasable connection.
  • a further seal can be provided, which is arranged axially adjacent to one of said seals and forms or limits the further detachable connection with it.
  • the investment control device can be realized via a query of a pressure fluid jam.
  • the cleaning device can be realized via a directed on the cone pressure medium spiral.
  • the tool spindle has a concentric slide, on the outer circumference of which a first release piston is fastened or axially accommodated somewhat movably, which delimits the first pressure space.
  • the slider is preferably arranged substantially in the interior of the tool spindle.
  • a lifting cone is preferably formed or fastened to the slider, via which segments of a spreading forceps of the tensioning device can be spread. This allows the segments engage behind the hollow shaft taper and thus fix the tool to the tool spindle.
  • the slide may be formed by a draft tube, in which a channel for an inner cooling (lubrication) middle supply (IKZ) is arranged.
  • IKZ inner cooling (lubrication) middle supply
  • the clamping device may comprise a cylinder which is inserted concentrically into the interior of the tool spindle.
  • the first pressure space can be arranged in the cylinder and the first release piston can be guided.
  • Manufacturing technology and assembly technology is simple, when the interior of the tool spindle and the components of the clamping device including the slider are concentric with each other.
  • the clamping device has a second pressure chamber, the pressurization causes a release of the tool, and which is bounded by a second release piston. Both solutions Pistons are formed or attached to the slider.
  • the second pressure chamber can be easily limited in terms of device technology by an inner circumferential wall of the tool spindle.
  • the tensioning device has at least one pressure spring acting in the tensioning direction of the tool - in particular a plate spring packet - over which the tension force can be generated and permanently transmitted to the slide.
  • the compression spring may rest on the one hand on a side remote from the second pressure chamber side of the second release piston and on the other hand on a cylinder bottom of the cylinder.
  • this is preferably arranged on the outer circumference of a slide portion in the interior of which a pressure medium connection or a connecting channel between the two acting in the release direction of the tool pressure chambers is formed.
  • the clamping device has a second pressure chamber, which acts in the clamping direction of the tool, and which is arranged in the interior of the tool spindle, and which is preferably also concentric.
  • the second pressure chamber may be arranged in the cylinder and limited by a cylinder bottom of the cylinder.
  • the slider can be additionally fixed.
  • a plurality of locking elements are distributed uniformly around the circumference.
  • the locking element is inserted into a recess with an oblique bottom of the slider and radially clamped against a conical inner wall of the cylinder.
  • the inclined base is steeper than the conical inner wall.
  • the tensioning device may comprise a tensioning piston, which is fastened on the outer circumference of the slide, and which is arranged in the interior of the tool spindle.
  • the clamping piston is arranged between the second pressure chamber and the first release piston and limits the second pressure chamber.
  • At least one compression spring is arranged between the tensioning piston and the first release piston.
  • several compression springs are evenly distributed on the circumference of the two pistons.
  • the machine tool according to the invention has one or more prescribed tool spindles, on the outer peripheries of which in each case a pressure medium supply is arranged.
  • the pressure medium supplies are connectable or connected to a central pressure medium source or a separate pressure medium source of the machine tool.
  • the uniform operating pressure is preferably 24 bar.
  • FIG. 1 shows a tool spindle according to the invention according to a first embodiment in a longitudinal section
  • FIG. 2 shows in a further longitudinal section the tool spindle from FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a section of a further longitudinal section of the tool spindle from FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a perspective view of the tool spindle from FIG. 1
  • FIG. 5 shows a rear view of the tool spindle from FIG. 1
  • FIG. 6 shows a tool spindle according to the invention according to a second exemplary embodiment in a longitudinal section
  • FIG. 7 in a further longitudinal section, the tool spindle from FIG. 6,
  • FIG. 8 shows in a further longitudinal section the tool spindle from FIG. 6,
  • FIG. 9 shows a rear view of the tool spindle from FIG. 6, FIG.
  • Figure 1 1 a non-contact sensor for monitoring the tensioning device.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a first exemplary embodiment of the tool spindle 1 according to the invention. It is driven by a drive, not shown in Figure 1, which is coupled to a rear end portion 2 of the tool spindle, rotating about a longitudinal axis 3.
  • a clamping device for coupling and securing a tool 6 is provided in the area of a front end section 4 of the tool spindle 1.
  • the tool 6 has a hollow shaft cone 8, which is inserted into a concentrically stepped and the tool-side end portion 4 open interior 10 of the tool spindle 1.
  • a lifting cone 14 which is formed integrally on a slide 16 designed as a draw tube, is drawn in along the longitudinal axis 3 (in FIG. 1 to the right).
  • the slider 16 is fixedly connected to a sliding portion serving as an extension 18.
  • piston is fixed, which serves as an abutment for a disc spring assembly 22. This is arranged concentrically on the outer circumference of the slide portion 18 and is supported on the tool side on a cylinder bottom 24 of a cylinder 26, which via a cutting disc 28 and is clamped by a driving ring 30 by means of screws or screws 32 against a shoulder of the interior 10.
  • the partial spring assembly 22 moves the second release piston 20 in the direction of the rear end portion of the tool spindle and pulls over the slider portion 18 and the slide 16 the Hubkonus 14 between the segments 12 of the spreading forceps, so that the tool 6 clamped and kept.
  • first pressure chamber 34 and a second pressure chamber 36 act in the release direction of the tool 6.
  • the first pressure chamber 34 is arranged in the cylinder 26 and limited by this, while the second pressure chamber 36 is disposed in the interior space 10 and limited by this.
  • Both pressure chambers 34, 36 have on the tool side a release piston 20, 38, wherein both release pistons 20, 38 are attached to the outer circumference of the slide 16 and the slide portion 18, respectively.
  • tool spindles 1 are grouped in a machine tool having a common machine control 39 and a common compressed air pump. About the machine control 39, the compressed air supply of the individual tool spindles 1 is controlled.
  • the tool change can be done fully automatically by a robot without any manual actions of a machine operator. Only the command for releasing the jigs and exchanging the tools 6 is given through the machine controller 39.
  • the tool change can be done partly manually. For example, only the release of the tensioning devices is initiated by a command from the machine control 39. All other activities are done manually.
  • the tool change can be done purely manually. Also, the release of the clamping devices by activating the compressed air supply can be done by the operation of a simple mechanism such as a ball valve.
  • FIG. 2 shows the tool spindle 1 from FIG. 1 in a further longitudinal section.
  • the cutting plane is selected such that a first channel 40 can be seen for compressed air, a (first) the body of the tool spindle 1 penetrating channel portion and a (second) between the cylinder 26 and the body of the tool spindle 1 arranged axial channel portion and a plurality (Third) has the cylinder 26 penetrating radial channel sections.
  • a second channel 42 is shown, via which the force acting in the release direction of the tool 6 first pressure chamber 34 is connected to the force acting in the release direction of the tool 6 second pressure chamber 36.
  • the second passage 42 has a plurality of radial passage portions 42a penetrating the slide portion 18 and a second axial passage portion 42b disposed between the slide portion 18 and an inner coolant supply refrigerant pipe 44 accommodated inside the slide portion 18.
  • the coolant tube 44 also extends through the slide 16 and the lifting cone 14 and opens at the tool. 6
  • a stationary flange 46 is provided on its outer periphery, on which a port 48 and in which a channel 50 are formed, wherein a spindle-side mouth of the channel 50 minimally spaced from a flange-side mouth of the first channel 40 of the tool spindle 1 is.
  • the mouth of the channel 50 and two radially adjacent self-applying seals 52 are slightly spaced from the outer circumference of the tool spindle 1.
  • the port 48 is supplied with compressed air, whereby initially the two self-applying seals 52 are applied to the outer circumference of the tool spindle 1, and then the compressed air supply of the two acting in the release direction of the tool 6 pressure chambers 34, 36 via the two channels 40, 42 takes place.
  • a secondary channel 54 which extends through the body of the tool spindle 1 in the direction of the tool 6.
  • the secondary channel 54 opens in the region of an ejection ring 56, which comprises the tool spindle 1 at its tool-side end portion 4.
  • Tool side on the ejection ring 56 are uniformly distributed around the circumference ejection fingers 58 which extend radially inwardly and engage behind a collar of the hollow shaft cone 8.
  • the disc spring assembly 22, the two release pistons 30, 38, designed as a draft tube slide 16 with the lifting cone 14 and the slide portion 18, the coolant tube 44, the cutting disc 28, the driver ring 30, both acting in the release direction pressure chambers 34, 36 and the Body of the tool spindle 1 are rotationally symmetrical to the longitudinal axis.
  • FIG. 3 shows a detail of the first exemplary embodiment of the tool spindle 1 according to the invention according to FIGS. 1 and 2 in a further longitudinal section.
  • a displacement of the ejection ring 56 is limited in the direction of the tool 6 by evenly distributed on the circumference stop screws 60.
  • the stopper screws 60 are screwed into a slinger 62 in the axial direction, which is fixed to the outer circumference of the body of the tool spindle 1.
  • the slinger 62 must be pushed in the direction forward, so that the retaining screws 32 can be solved.
  • the ejection ring 56 is moved with the ejection fingers 58 to the tool 6 and separated from the clamping device via the compressed air of the secondary channel 54.
  • the compressed air at the connection 48 is switched off, whereby the two self-applying seals 52 are lifted off the outer circumference of the tool spindle 1, and the plate spring assembly 22 can retract the lifting cone 14, and the segments 14 of the spreading forceps the tool 6 can clamp.
  • Figure 1 also shows the slinger 62 and the ejection ring 56, wherein the stop screws and the ejection fingers are not visible in this section plane.
  • a sealing air channel 64 is shown, which opens into a region between the slinger 62 and one of the two self-applying seals 52.
  • a blocking air connection 66 of the sealing air channel 64 is supplied with compressed air even during rotation of the tool spindle 1, so that compressed air always penetrates between the slinger 62 and the stationary flange 46 to the outside and contamination is prevented.
  • FIG. 4 shows a perspective translucent representation of the tool spindle 1 according to the invention according to the preceding figures. It can be seen in particular that on the ejection ring 56 two opposing ejection fingers 58 and two opposing stop screws 60 are provided. Furthermore, FIG. 4 shows a tool lock 68 which prevents the tool 6 from falling out and falling down from the tool spindle 1 after it has been separated by the ejection ring 56. The tool safety 68 will be explained in more detail with reference to the second embodiment in Figures 6 and 7.
  • FIG. 5 shows, in a rear view, the tool spindle 1 with a translucent view of the flange 46 in a viewing direction from the rear towards the tool-side end section.
  • connection 48 and the sealing air connection 66 are provided, which are spaced apart in the circumferential direction and arranged at the same radius.
  • the connection 48 serves for applying the seals 52, for releasing the clamping device and for ejecting the tool 6 and is supplied only when the tool spindle 1 is at a standstill.
  • the blocking air connection 66 serves for permanent admission with sealing air.
  • FIG. 6 shows a second exemplary embodiment of the tool spindle 101 according to the invention in a longitudinal section.
  • the essential difference from the first embodiment shown in Figures 1 to 5 is the fact that the clamping force, which leads to the drawing of the Hubkonus 1 14 between the segments 12 of the collet, is generated by compressed air.
  • the connection 148b which merely serves for clamping the clamping device or for clamping the tool 6 in the second embodiment, via the channel 150b formed in the flange 146 and via the first channel 140b formed in the tool spindle 101 in a direction acting in the clamping direction second pressure chamber 136 pressure medium out.
  • the second pressure chamber 136 is arranged in the cylinder 126, the cylinder bottom 124 is arranged on the tool side and is fixed there via the driver ring 130.
  • a clamping piston 170 is guided in the cylinder 126 and limits the second pressure chamber 136. Since the clamping piston 170 is attached to the outer circumference of the slide 1 16, so that (in Figure 6 to the right) clamping movement of Hubkonus 1 14 is generated. Figure 6 shows the retracted Hubkonus 1 14 and thus the cocked position of the clamping device.
  • FIG. 7 shows a further longitudinal section through the second exemplary embodiment according to FIG. 6.
  • the sectional plane is selected such that two out of four locking elements 178 can be seen, which penetrate the collar 174 of the release piston 138.
  • the four locking elements 178 serve as additional fixation of the slider 1 16 in the tensioned position shown in Figure 6.
  • the locking elements 178 serve as clamping pieces, which jam between the conical inner wall 176 and a respective recess 179 of the slider 1 16.
  • a compressed air pulse (of eg 24 bar) is given at the end of the displacement of the slide 1 16 by means of compressed air in order to move the locking elements 178 via the release piston 138 and via a mechanical impulse towards the rear end section 2 and thus firmly clamp.
  • Figure 7 shows two of the four locking elements 178, which are always inserted into the corresponding recess 179, and which are not stretched in the state shown in Figure 7 against the conical inner wall 176.
  • the self-applying seals 152 were previously brought into contact via the connection 148a and the channel 150a of the flange 146 and supplied the two-part pressure chamber 134 with compressed air.
  • the release piston 138 has been moved to the left, thereby releasing the locking elements 178.
  • the release piston 138 has accumulated on the clamping piston 170 and has pushed this together with the attached slide 1 16 in the release position shown in Figure 7.
  • the acting in the release direction first pressure chamber 134 is divided in the second embodiment into two mutually spaced subspaces, which are always connected by printing technology.
  • the tool lock 68 has a pin 69 which penetrates radially into a corresponding through-hole of the hollow shaft cone 8 of the tool 6.
  • a release button 180 of the tool lock 68 is pressed, the pin 69 is released from the passageway via a rocker arm. pulled out and thus released the tool 6 final.
  • This tool lock 68 is particularly important when several tool spindles according to the invention are combined to form a machine tool which, via a central compressed air supply, supplies the tools 6 of all tool spindles 1; 101 at the same time.
  • FIG. 8 shows a further longitudinal section through the second exemplary embodiment of the tool spindle 101 according to the invention, with the clamping device in the released position.
  • the entire flow path of the compressed air is shown in the release function.
  • the compressed air flows into the part of the first pressure chamber 134 arranged on the outer circumference of the collar 174 of the release piston 138 and from there between the collar 174 and a rear one
  • the channel 140c is subdivided essentially into three sections: A first section extends from the outer circumference of the tool spindle 101 through its body to the outer circumference of the cylinder 126.
  • a second section extends along the outside of the cylinder 126.
  • a third section consists of a plurality of radial bores through the cylinder 126, which are arranged adjacent to the rear part of the cylinder 126.
  • FIG. 9 shows in a rear view the second embodiment of the tool spindle 101 according to the invention and in particular a translucent view of the flange 146.
  • At the rear end portion of the tool spindle 101 facing side of the flange 146 are circumferentially spaced from each other and the same radius of the terminal 148 a for the The function "apply seals", the connection “clamp tool” connection 148b, the “release and eject tool” connection 148c and the sealing air connection 66.
  • the associated channels 150a, 150b, 150c and the sealing air channel 64 are shown in phantom ,
  • connection 148a the "clamp tool” connection 148b, the “release and eject tool” connection 148c and the sealing air connection 66 can also be at different radii be arranged.
  • FIG. 10 shows a multi-spindle machine tool according to the invention in a sectional perspective view. Furthermore, a robot is shown, which performs the tool change, so on the one hand, the tools 1 decreases from the tool spindles 6 and moves them away, and on the other hand moves the tools 1 to the tool spindles 6 and attaches them.
  • the machine tool is an inverse machine with stationary tool spindles 1, to which workpieces (not shown) are moved.
  • the frame construction of the machine tool results in particular an upper compartment 182 and a frontal compartment 182, wherein in these two compartments 182 each have a plurality of rows of tool spindles 1 are provided, in each of which the same tools 6 are attached and tensioned.
  • six tool spindles 1 are provided per row, so that six workpieces are processed simultaneously.
  • pivoting of the workpieces by 90 degrees in the machine tool shown can be dispensed with since the two compartments 182 with the spindle rows are set at 90 degrees to one another.
  • Figure 1 1 shows a section of the first embodiment of the tool spindle 1 according to the invention according to Figures 1 to 5 with a non-contact sensor 71 for monitoring the clamping device in a perspective view.
  • the sensor 71 is designed as a non-contact end switch with fed-back oscillator. It is arranged on the outer circumference of the ejection ring 56 and attached to the outer periphery of the flange 46.
  • the non-contact sensor is configured and / or arranged such that it detects the three states "tool clamped in clamping device” and “tool not clamped in clamping device” and "clamping device clamped empty”.
  • the tool spindle 1 according to the invention; 101 allows a semi-automatic tool change for an operator using the following procedure, with three space baskets standing by a door of an enclosure with a new tool and a manual cone cleaner:
  • the said method with a tool spindle 1; 101 takes about 20 seconds. In a machine tool with four such tool spindles 1; 101 results in a time requirement of about 60 seconds. This is significantly faster than the prior art method in which the operator releases the tensioner with a hex wrench and tightens with a torque wrench.
  • the method according to the invention is even more reliable since the influence of human errors, for example when clamping with the torque wrench, is eliminated.
  • a tool spindle which has a front mountable and operable tensioning device.
  • Disclosed is still a machine tool with one or more such tool spindles.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
  • Gripping On Spindles (AREA)

Abstract

Offenbart ist eine Werkzeugspindel (1, 101), die eine von der Vorderseite her montierbare und betätigbare Spannvorrichtung hat. Offenbart ist weiterhin eine Werkzeugmaschine mit einer oder mehreren derartigen Werkzeugspindeln (1, 101).

Description

Werkzeugspindel mit Spannvorrichtung für ein Werkzeug
und Werkzeugmaschine
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugspindel mit einer Spannvorrichtung für ein Werkzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Werkzeugmaschine mit derartigen Werkzeugspindeln.
An rotierend angetriebenen Werkzeugspindeln werden verschiedene Werkzeuge drehfest und positionsgenau befestigt, um mit der Werkzeugspindel und dem Werkzeug verschieden Werkstücke auf verschiedene Weisen bearbeiten zu können. So kann z.B. gebohrt, gefräst oder gedreht werden.
In der Druckschrift DE 10 2004 009 217 A1 ist eine Spannvorrichtung für eine Werkzeugspindel offenbart, die manuell betätigt wird. Nachteilig daran ist der hohe Zeitaufwand für das Wechseln der Werkzeuge.
Insbesondere wenn die Werkzeugspindel an einer kostenintensiven Werkzeugmaschine betrieben wird, und/oder wenn die Werkzeuge oft gewechselt werden müssen, werden verschiedene automatische Spannsysteme bzw. Spannvorrichtungen genutzt. So sind automatische Spannvorrichtungen bekannt, die am vom Werkzeug abgewandten hinteren Bereich der Spindel mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch Spann- und Lösekräfte auf eine Zugstange aufbringen.
Die Patentschrift DE 10 2009 021 407 B4 offenbart eine derartige Spannvorrichtung, wobei diese vormontiert und eingestellt wird, und dann ohne weitere Einstellungen direkt in einen Innenraum einer Werkzeugspindel eingesetzt wird. Dieses Einsetzten erfolgt nahezu nur von der Vorderseite der Werkzeugspindel. Über die Zugstange, die sich im Innern der Werkzeugspindel erstreckt, werden die Spann- und Lösekräfte für das Werkzeug vom hinteren Bereich zum vorderen Bereich der Spindel übertragen. Nachteilig an derartigen Werkzeugspindeln ist, dass der Antrieb zum Spannen und Lösen der Spannvorrichtung im hinteren Bereich der Werkzeugspindel angeordnet werden muss, wodurch die Werkzeugspindel eine erhebliche Baulänge erreicht. Weiterhin ist der hinteren Bereich der Werkzeugspindel oft schwer zugänglich.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Werkzeugspindel mit automatischer Spannvorrichtung zu schaffen, wobei die Energiezuführung für die Betätigung der Spannvorrichtung eine verbesserte Zugänglichkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Werkzeugspindel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die beanspruchte rotierbare Werkzeugspindel hat eine automatische Spannvorrichtung für ein Werkzeug oder eine Werkzeugaufnahme, wobei die Spannvorrichtung hydraulisch oder pneumatisch betrieben wird. Dabei ist die Spannvorrichtung in einem Innenraum der Werkzeugspindel angeordnet. Die Spannvorrichtung kann von einer Vorderseite (Spindelnase) aus montiert werden. Erfindungsgemäß erfolgt eine Betätigung der Spannvorrichtung, also ein Spannen und/oder Lösen, über eine Druckmittelversorgung, die mit dem Innenraum verbindbar oder verbunden ist, und die an der vorderen werkzeug- seitigen Hälfte oder dem vorderen werkzeugseitigen Endabschnitt oder der Vorderseite der Werkzeugspindel angeordnet ist. Damit entfällt der Antrieb für die Spannvorrichtung am hinteren Bereich der Werkzeugspindel, und der Bereich, in dem die Antriebsenergie für die Spannvorrichtung an die Werkzeugspindel übertragen wird, ist besser zugänglich.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Werkzeugspindel ist die Druckmittelversorgung am Außenumfang der Werkzeugspindel angeordnet, wodurch ihre Baulänge verkürzt ist. Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist die Spannvorrichtung über zumindest einen Lösekolben lösbar, der zusammen mit zumindest einem entsprechenden Druckraum im Innenraum angeordnet ist. Der Druckraum wird von Lösekolben begrenzt.
Vorzugsweise ist die gesamte hydraulische bzw. pneumatische Aktorik, also alle Kolben und Druckräume, im Innenraum der Werkzeugspindel angeordnet.
Unter dem Begriff„Werkzeug" ist im Folgenden auch (nur) eine Werkzeugaufnahme zu verstehen.
Die Druckmittelversorgung der Spannvorrichtung kann durch eine lösbare Verbindung erfolgen, wobei diese Verbindung ausschließlich zum Betätigen der Spannvorrichtung an der stehenden Werkzeugspindel angebracht wird. Eine weitere prinzipiell vergleichbare lösbare Verbindung kann zum Betätigen der Spannvorrichtung und / oder weiterer Funktionen dienen.
Am Außenumfang der Werkzeugspindel kann die ruhende Druckmittelversorgung angeordnet sein, deren Dichtungen an den Außenumfang insbesondere im Stillstand anlegbar und insbesondere bei Rotation von diesem abhebbar sind. Die Druckmittelversorgung kann in einem Spindelbock angeordnet sein. Des Weiteren kann die Druckmittelversorgung durch fest montierte Leitungen erfolgen.
Der Werkzeugwechsel kann durch Hilfseinrichtungen wie z.B. Roboter oder Pickup ohne manuelle Tätigkeiten eines Maschinenbedieners auch vollautomatisch erfolgen. Es wird nur der Befehl zur Lösung der Spannvorrichtung und zum Tausch der Werkzeuge über die Maschinensteuerung gegeben.
Der Werkzeugwechsel kann teilweise manuell erfolgen. Es wird zum Beispiel lediglich das Lösen der Spannvorrichtung durch einen Befehl der Maschinensteuerung ausgelöst. Alle anderen Tätigkeiten werden manuell verrichtet. Der Werkzeugwechsel kann rein manuell erfolgen. Auch das Lösen der Spannvorrichtung durch das Aktivieren der Druckmittelversorgung kann durch die Betätigung eines einfachen Mechanismus wie z.B. einem Kugelhahn erfolgen.
Damit das Werkzeug nach dem Lösen der Spannvorrichtung nicht von der Werkzeugspindel abfällt, kann eine Werkzeugsicherung eingesetzt werden, die das Werkzeug nach dem Lösen hält. Diese kann einen Freigabetaster am Außenumfang der Werkzeugspindel aufweisen, bei dessen Betätigung das Werkzeug endgültig von der Werkzeugspindel gelöst wird. Diese Werkzeugsicherung kann das Werkzeug auch vor dem
Spannen der Spannvorrichtung halten, so dass ein Bediener das Werkzeug lediglich über die Werkzeugsicherung vorpositionieren muss, und die Spannvorrichtung danach das Werkzeug ohne weiteres manuelles eingreifen spannen kann.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Werkzeugspindel mit halbautomatischem Werkzeugwechsel wird zum Werkzeugwechsel zunächst von der Maschinensteuerung ein Lösebefehl gegeben. Daraufhin löst die Spannvorrichtung das Werkzeug, so dass dieses von der Werkzeugsicherung am Herunterfallen gehindert wird. Dann betätigt der Bediener den Freigabetaster der Werkzeugsicherung und entnimmt das Werkzeug. Nach einer Reinigung des inneren Konus der Werkzeugspindel setzt der Bediener das nachfolgende Werkzeug in den Konus ein bis die Werkzeugsicherung einschnappt oder klickt. Dann kann der Spannbefehl von der Maschinensteuerung an die Spannvorrichtung gegeben werden.
Eine einfache Notfalldemontage der Spannvorrichtung nur im Bereich der werkzeugseitigen Bereichs oder Endabschnitts der Werkzeugspindel ist möglich, wenn die Werkzeugspindel einen ebenfalls rotierbaren Mitnehmerring aufweist, der am werkzeugseitigen Bereich oder Endabschnitt und vorzugsweise ebenfalls im Innenraum der Werkzeugspindel angeordnet ist. Der Mitnehmerring kann z.B. über zumindest eine zu einer Spindellängsachse oder Drehachse angestellte Halteschraube gegen die Spannvorrichtung gespannt werden. Dabei ist der Innenraum der Werkzeugspindel vorzugsweise stufig oder konisch mit abnehmenden Durchmessern vom werkzeugseitigen Endabschnitt zu einem hinteren Endabschnitt gestaltet. Zur gleichmäßigen Kraftbeaufschlagung und zur Vermeidung von Verkantungen sind vorzugsweise mehrere gleichmäßig am Umfang der Werkzeugspindel verteilte Halteschrauben vorgesehen. Vorzugsweise sind die Halteschrauben als Madenschrauben oder Gewindestifte ausgestaltet und vom Außenumfang der Werkzeugspindel zugänglich. Vorzugsweise ist die Spannvorrichtung als vormontierte Einheit in den Innenraum eingesetzt und daher durch Lösen der Halteschrauben wieder demontierbar und entnehmbar. Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist dies sogar bei gespanntem Werkzeug möglich.
Bei einer vorrichtungstechnisch und montagetechnisch einfachen Weiterbildung hat die Spannvorrichtung einen ersten Druckraum, dessen Druckbeaufschlagung ein Lösen des Werkzeugs bewirkt, und der im Innenraum der Werkzeugspindel angeordnet ist.
Dann kann am Außenumfang der Werkzeugspindel eine ruhende Druckmittel Versorgung angeordnet sein, deren Dichtungen an den Außenumfang - insbesondere im Stillstand - anlegbar und - insbesondere bei Rotation -von diesem abhebbar sind. Der erste Druckraum ist über zumindest einen in der Werkzeugspindel gebildeten Kanal mit dem Außenumfang verbindbar oder verbunden. Die Druckmittelversorgung kann in einem Spindelbock angeordnet sein.
Weiterhin kann am Außenumfang der Werkzeugspindel ein hydraulisch oder pneumatisch betätigter Ausstoßring angeordnet sein, der über einen Nebenkanal von der Druckmittelversorgung mit Druckmittel versorgbar ist, und somit in Richtung zum werk- zeugseitigen Endabschnitt bewegbar ist. An dem Ausstoßring können radial nach innen gerichtete Ausstoßfinger befestigt sein, die in einen Freiraum unter bzw. hinter das Werkzeug greifen.
Um einen Anschlag für die Bewegung in Richtung zum werkzeugseitigen Endabschnitt zu bilden, kann am Außenumfang der Werkzeugspindel ein Schleuderring angeordnet sein, in den zumindest eine Anschlagschraube für den Ausstoßring eingeschraubt ist. Zur gleichmäßigen Kraftbeaufschlagung und zur Vermeidung von Verkantungen sind vorzugsweise mehrere gleichmäßig am Umfang verteilte Anschlagschrauben vorgesehen. Wenn der Zustand der Spannvorrichtung über eine Auflagekontrollvorrichtung oder über einen berührungslosen Sensor (insbesondere über einen berührungslosen Endtaster mit rückgekoppeltem Oszillator) überwachbar ist, die bzw. der an die Maschinensteuerung angeschlossen ist, kann der zuvor beschriebene halbautomatische oder vollautomatische Werkzeugwechsel realisiert werden.
Die Auflagekontrollvorrichtung dient zur Überwachung der Plananlage des Werkzeugs an dem Konus der Werkzeugspindel. Diese Plananlage kann z.B. nicht korrekt sein, wenn Partikel zwischen dem Konus des Werkzeugs und dem Konus der Werkzeugspindel eingeklemmt sind.
Der berührungslose Sensor ist derart ausgestaltet und/oder angeordnet, dass er die beiden Zustände„Werkzeug in Spannvorrichtung eingespannt" und„Werkzeug nicht in Spannvorrichtung eingespannt" erkennt. Vorzugsweise ist der Sensor weiterhin derart ausgestaltet und/oder angeordnet, dass er auch den Zustand„Spannvorrichtung leer gespannt" erkennt.
Der berührungslose Sensor überwacht dazu bevorzugt die axiale Position des Ausstoßrings. Dazu kann der Sensor am Außenumfang des Ausstoßrings positioniert werden (direkte Überwachung), oder die Position des Ausstoßrings wird über ein Abtastgestänge an einen anderen Bereich der erfindungsgemäßen Werkzeugspindel übertragen und dort vom Sensor erfasst (indirekte Überwachung).
Insbesondere wenn der Sensor am Außenumfang des Ausstoßringes angeordnet ist, wird ein Schutz für den Sensor bevorzugt, dazu kann der Sensor z.B. vergossen sein.
Für einen vollautomatischen Werkzeugwechsel wird zusätzlich zum berührungslosen Sensor und zur Auflagekontrollvorrichtung eine automatische Reinigungsvorrichtung für den Konus bevorzugt.
Dabei wird es besonders bevorzugt, wenn die Anlagekontrollvorrichtung und die Reinigungsvorrichtung ebenfalls mit dem Druckmittel (z.B. Luft) betreibbar sind, das ebenfalls über die genannte Druckmittelversorgung zuführbar ist. Das Druckmittel kann über die genannte oder über eine weitere lösbare Verbindung zugeführt werden. Zur Ausbildung der weiteren lösbaren Verbindung kann insbesondere eine weitere Dichtung vorgesehen sein, die axial benachbart zu einer der genannten Dichtungen angeordnet ist und mit dieser die weitere lösbare Verbindung bildet bzw. begrenzt.
Die Anlagekontrollvorrichtung kann über eine Abfrage eines Druckmittelstaus realisiert werden. Die Reinigungsvorrichtung kann über eine auf den Konus gerichtete Druckmittelspirale realisiert werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung hat die Werkzeugspindel einen konzentrischen Schieber, an dessen Außenumfang ein erster Lösekolben befestigt oder axial etwas beweglich aufgenommen ist, der den ersten Druckraum begrenzt. Auch der Schieber ist vorzugsweise im Wesentlichen im Innenraum der Werkzeugspindel angeordnet.
Für ein Werkzeug mit Hohlschaftkegel (HSK) ist an dem Schieber vorzugsweise ein Hubkonus gebildet oder befestigt, über den Segmente einer Spreizzange der Spannvorrichtung spreizbar sind. Damit können die Segmente den Hohlschaftkegel hintergreifen und so das Werkzeug an der Werkzeugspindel fixieren.
Der Schieber kann von einem Zugrohr gebildet sein, in dem ein Kanal für eine innere Kühl(schmier)mittelzuführung (IKZ) angeordnet ist.
Die Spannvorrichtung kann einen Zylinder aufweisen, der in den Innenraum der Werkzeugspindel konzentrisch eingesetzt ist. In dem Zylinder kann der erste Druckraum angeordnet und der erste Lösekolben geführt sein.
Fertigungstechnisch und montagetechnisch einfach ist es, wenn der Innenraum der Werkzeugspindel und die Komponenten der Spannvorrichtung einschließlich des Schiebers konzentrisch zueinander sind.
Bei einer ersten bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Werkzeugspindel hat die Spannvorrichtung einen zweiten Druckraum, dessen Druckbeaufschlagung ein Lösen des Werkzeugs bewirkt, und der von einem zweiten Lösekolben begrenzt ist. Beide Löse- kolben sind am Schieber gebildet oder befestigt. Der zweite Druckraum kann vorrichtungstechnisch einfach von einer Innenumfangswandung der Werkzeugspindel begrenzt sein.
Besonders bevorzugt wird es, wenn die Spannvorrichtung zumindest eine in Spannrichtung des Werkzeugs wirkende Druckfeder - insbesondere ein Tellerfederpaket - hat, über die die Spannkraft erzeugbar und dauerhaft auf den Schieber übertragbar ist. Die Druckfeder kann einerseits an einer vom zweiten Druckraum abgewandten Seite des zweiten Lösekolbens und andererseits an einem Zylinderboden des Zylinders anliegen.
Bei der Ausgestaltung mit den beiden in Löserichtung des Werkzeugs wirkenden Druckräumen und der Druckfeder wird diese vorzugsweise am Außenumfang eines Schieberabschnitts angeordnet, in dessen Innern eine Druckmittelverbindung oder ein Verbindungskanal zwischen den beiden in Löserichtung des Werkzeugs wirkenden Druckräumen gebildet ist.
Bei einer zweiten bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Werkzeugspindel hat die Spannvorrichtung einen zweiten Druckraum, der in die Spannrichtung des Werkzeugs wirkt, und der im Innenraum der Werkzeugspindel angeordnet ist, und der vorzugsweise ebenfalls konzentrisch ist.
Der zweite Druckraum kann im Zylinder angeordnet sein und von einem Zylinderboden des Zylinders begrenzt sein.
Wenn der erste Lösekolben auf dem Schieber axial verschiebbar ist und einen Bund aufweist, der von zumindest einem vorzugsweise als Klemmstück ausgebildeten Verriegelungselement durchdrungen ist, kann der Schieber zusätzlich fixiert werden. Vorzugsweise sind mehrere Verriegelungselemente gleichmäßig am Umfang verteilt.
Dabei wird es besonders bevorzugt, wenn das Verriegelungselement in eine Ausnehmung mit schrägem Grund des Schiebers eingesetzt ist und gegen eine konische Innenwandung des Zylinders radial spannbar ist. Vorzugsweise ist dazu der schräge Grund steiler als die konische Innenwandung. Die Spannvorrichtung kann einen Spannkolben aufweisen, der am Außenumfang des Schiebers befestigt ist, und der im Innenraum der Werkzeugspindel angeordnet ist. Der Spannkolben ist zwischen dem zweiten Druckraum und dem ersten Lösekolben angeordnet und begrenzt den zweiten Druckraum.
Vorzugsweise ist zwischen dem Spannkolben und dem ersten Lösekolben zumindest eine Druckfeder angeordnet. Zur gleichmäßigen Kraftbeaufschlagung und zur Vermeidung von Verkantungen sind vorzugsweise mehrere Druckfedern gleichmäßig am Umfang der beiden Kolben verteilt.
Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine weist eine oder mehrere vorbeschriebene Werkzeugspindeln auf, an deren Außenumfängen jeweils eine Druckmittelversorgung angeordnet ist. Die Druckmittelversorgungen sind mit einer zentralen Druckmittelquelle oder einer separaten Druckmittelquelle der Werkzeugmaschine verbindbar oder verbunden. Durch eine Kopplung der Druckmittelversorgungen der - vorzugsweise aller - Werkzeugspindeln der Werkzeugmaschine können diese gleichzeitig betätigt, also gespannt und gelöst, werden.
Auch verschieden große Werkzugspindeln der Werkzeugmaschine können gekoppelt und mit der zentralen Druckmittelquelle versorgt werden. Der einheitliche Betriebsdruck ist vorzugsweise 24 bar. Damit ist der Aufwand gering und ein bedarf nur einer einfachen Steuerung.
Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Werkzeugspindel sind in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigen
Figur 1 eine erfindungsgemäße Werkzeugspindel gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt,
Figur 2 in einem weiteren Längsschnitt die Werkzeugspindel aus Figur 1 ,
Figur 3 einen Ausschnitt eines weiteren Längsschnitts die Werkzeugspindel aus Figur 1 ,
Figur 4 in einer perspektivischen Ansicht die Werkzeugspindel aus Figur 1 , Figur 5 eine Rückansicht der Werkzeugspindel aus Figur 1 ,
Figur 6 eine erfindungsgemäße Werkzeugspindel gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt,
Figur 7 in einem weiteren Längsschnitt die Werkzeugspindel aus Figur 6,
Figur 8 in einem weiteren Längsschnitt die Werkzeugspindel aus Figur 6,
Figur 9 eine Rückansicht der Werkzeugspindel aus Figur 6,
Figur 10 eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine, und
Figur 1 1 einen berührungslosen Sensor zur Überwachung der Spannvorrichtung.
Figur 1 zeigt einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugspindel 1 . Sie wird über einen in Figur 1 nicht gezeigten Antrieb, der mit einem hinteren Endabschnitt 2 der Werkzeugspindel gekoppelt ist, um eine Längsachse 3 drehend angetrieben.
Im Bereich eines vorderen Endabschnitts 4 der Werkzeugspindel 1 ist eine Spannvorrichtung zur Kopplung und Sicherung eines Werkzeugs 6 vorgesehen. Dabei hat das Werkzeug 6 einen Hohlschaftkegel 8, der in einen konzentrisch gestuften und zum werk- zeugseitigen Endabschnitt 4 geöffneten Innenraum 10 der Werkzeugspindel 1 eingesetzt ist.
Mehrere am Umfang verteilte Segmente 12 einer Spannzange hintergreifen den Hohlschaftkegel 8. In Figur 1 ist der gelöste Zustand der Spannvorrichtung gezeigt, in dem zum Werkzeug 6 gerichteten Köpfe der Segmente 12 aus einer umlaufenden radialen Ausnehmung des Hohlschaftkegels 8 radial nach innen zurückgezogen sind.
Zur Betätigung der Spannvorrichtung wird ein Hubkonus 14, der einstückig an einem als Zugrohr ausgestalteten Schieber 16 ausgebildet ist, (in Figur 1 nach rechts) entlang der Längsachse 3 eingezogen. Dabei ist der Schieber 16 fest mit einem als Verlängerung dienenden Schieberabschnitt 18 verbunden. An einem vom Werkzeug 6 beabstandeten Endabschnitt des Schieberabschnitts 18 ist ein als zweiter Lösekolben 20 bezeichneter Kolben befestigt, der als Anlage für ein Tellerfederpaket 22 dient. Dieses ist konzentrisch am Außenumfang des Schieberabschnitts 18 angeordnet und stützt sich werkzeugseitig an einem Zylinderboden 24 eines Zylinders 26 ab, der über eine Trennscheibe 28 und über einen Mitnehmerring 30 mittels Gewindestiften oder Halteschrauben 32 gegen einen Absatz des Innenraums 10 gespannt ist.
Wenn das Werkzeug 6 gespannt werden soll, bewegt das Teilfederpaket 22 den zweiten Lösekolben 20 in Richtung zum hinteren Endabschnitt der Werkzeugspindel und zieht über den Schieberabschnitt 18 und über den Schieber 16 den Hubkonus 14 zwischen die Segmente 12 der Spreizzange, so dass das Werkzeug 6 eingespannt und gehalten wird.
Wenn das Werkzeug 6 gelöst werden soll, wird Druckluft in ersten Druckraum 34 und eine zweiten Druckraum 36 gefördert, die beide in Löserichtung des Werkzeugs 6 wirken. Der erste Druckraum 34 ist im Zylinder 26 angeordnet und von diesem begrenzt, während der zweite Druckraum 36 im Innenraum 10 angeordnet und von diesem begrenzt ist. Beide Druckräume 34, 36 haben werkzeugseitig einen Lösekolben 20, 38, wobei beide Lösekolben 20, 38 am Außenumfang des Schiebers 16 bzw. des Schieberabschnitts 18 befestigt sind. Bei Beaufschlagung der beiden Druckräume 34, 36 mit Druckluft bewegen sich die beiden Lösekolben 20, 38 in die in Figur 1 gezeigte gelöste Stellung der Spannvorrichtung und komprimieren dabei das Tellerfederpaket 22.
Mehrere der gezeigten Werkzeugspindeln 1 sind in einer Werkzeugmaschine gruppiert, die eine gemeinsame Maschinensteuerung 39 und eine gemeinsame Druckluftpumpe hat. Über die Maschinensteuerung 39 wird die Druckluftzufuhr der einzelnen Werkzeugspindeln 1 gesteuert.
Der Werkzeugwechsel kann durch einen Roboter ohne jegliche manuelle Tätigkeiten eines Maschinenbedieners vollautomatisch erfolgen. Es wird nur der Befehl zum Lösen der Spannvorrichtungen und zum Tausch der Werkzeuge 6 über die Maschinensteuerung 39 gegeben.
Der Werkzeugwechsel kann teilweise manuell erfolgen. Es wird zum Beispiel lediglich das Lösen der Spannvorrichtungen durch einen Befehl der Maschinensteuerung 39 ausgelöst. Alle anderen Tätigkeiten werden manuell verrichtet. Der Werkzeugwechsel kann rein manuell erfolgen. Auch das Lösen der Spannvorrichtungen durch das Aktivieren der Druckluftzufuhr kann durch die Betätigung eines einfachen Mechanismus wie z.B. einem Kugelhahn erfolgen.
Figur 2 zeigt die Werkzeugspindel 1 aus Figur 1 in einem weiteren Längsschnitt. Dabei ist die Schnittebene derart gewählt, dass ein erster Kanal 40 für Druckluft zu erkennen ist, der einen (ersten) den Körper der Werkzeugspindel 1 durchdringenden Kanalabschnitt und einen (zweiten) zwischen dem Zylinder 26 und den Körper der Werkzeugspindel 1 angeordneten axialen Kanalabschnitt und mehrere (dritte) den Zylinder 26 durchdringende radiale Kanalabschnitte aufweist.
Weiterhin ist ein zweiter Kanal 42 dargestellt, über den der in Löserichtung des Werkzeugs 6 wirkende erste Druckraum 34 mit dem in Löserichtung des Werkzeugs 6 wirkenden zweiten Druckraum 36 verbunden ist. Der zweite Kanal 42 hat mehrere den Schieberabschnitt 18 durchdringende radiale Kanalabschnitte 42a und einen zweiten axialen Kanalabschnitt 42b, der zwischen dem Schieberabschnitt 18 und einem im Innern des Schieberabschnitts 18 aufgenommenen Kühlmittelrohr 44 für eine innere Kühlmittelzuführung angeordnet ist. Dabei erstreckt sich das Kühlmittelrohr 44 auch durch den Schieber 16 und den Hubkonus 14 und mündet an dem Werkzeug 6.
Bei Beaufschlagung der beiden Druckräume 34, 36 mit Druckluft wird der Schieber 16 gegen die Kraft des Tellerfederpakets 22 in Richtung zum Werkzeug 6 (in die in Figur 2 gezeigte Position) verschoben und die Spannvorrichtung gelöst. Zur Versorgung der Werkzeugspindel 1 mit Druckluft ist an ihrem Außenumfang ein ruhender Flansch 46 vorgesehen, an dem ein Anschluss 48 und in dem ein Kanal 50 ausgebildet sind, wobei eine spindelseitige Mündung des Kanals 50 minimal beabstandet zu einer flanschseitigen Mündung des ersten Kanals 40 der Werkzeugspindel 1 ist.
Im Betrieb der erfindungsgemäßen Werkzeugspindel sind die Mündung des Kanals 50 und zwei dazu radial benachbarte selbstanlegende Dichtungen 52 etwas vom Außenumfang der Werkzeugspindel 1 beabstandet. Nach einem Anhalten der Werkzeugspindel 1 wird der Anschluss 48 mit Druckluft versorgt, wodurch zunächst die beiden selbstanlegenden Dichtungen 52 an den Außenumfang der Werkzeugspindel 1 angelegt werden, und dann die Druckluftversorgung der beiden in Löserichtung des Werkzeugs 6 wirkenden Druckräume 34, 36 über die beiden Kanäle 40, 42 erfolgt.
Von dem Kanalabschnitt des ersten Kanals 40, der den Körper der Werkzeugspindel 1 durchdringt, zweigt ein Nebenkanal 54 ab, der sich durch den Körper der Werkzeugspindel 1 in Richtung zum Werkzeug 6 erstreckt. Der Nebenkanal 54 mündet im Bereich eines Ausstoßrings 56, der die Werkzeugspindel 1 an deren werkzeugseitigen Endabschnitt 4 umfasst. Werkzeugseitig am Ausstoßring 56 sind gleichmäßig am Umfang verteilte Ausstoßfinger 58 befestigt, die sich radial nach innen erstrecken und einen Bund des Hohlschaftkegels 8 hintergreifen.
Bei einem Druck von etwa 24 bar in einer entsprechenden Anzahl von am Umfang verteilten Nebenkanälen 54 oder in Nebenkanälen 54 mit entsprechend großen Durchmessern erzeugt der Ausstoßring 56 eine ausreichend große Ausstoßkraft, um das Werkzeug 6 abzulösen.
Das Tellerfederpaket 22, die beiden Lösekolben 30, 38, der als Zugrohr ausgebildete Schieber 16 mit dem Hubkonus 14 und mit dem Schieberabschnitt 18, das Kühlmittelrohr 44, die Trennscheibe 28, der Mitnehmerring 30, die beide in Löserichtung wirkenden Druckräume 34, 36 und der Körper der Werkzeugspindel 1 sind rotationssymmetrisch zur Längsachse 3.
Figur 3 zeigt einen Ausschnitt des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugspindel 1 gemäß den Figuren 1 und 2 in einem weiteren Längsschnitt. In diesem Längsschnitt ist zu erkennen, dass ein Verschiebeweg des Ausstoßrings 56 in Richtung zum Werkzeug 6 durch gleichmäßig am Umfang verteilte Anschlagschrauben 60 begrenzt ist. Die Anschlagschrauben 60 sind in einen Schleuderring 62 in axialer Richtung eingeschraubt, der am Außenumfang des Körpers der Werkzeugspindel 1 befestigt ist.
Wenn die gesamte Spannvorrichtung, falls nötig auch mit eingespanntem Werkzeug 6, nach vorne aus der Werkzeugspindel 1 herausgezogen werden soll, muss der Schleuderring 62 in Richtung nach vorne geschoben werden, so dass die Halteschrauben 32 gelöst werden können. Nach Erreichen des in den Figuren 1 und 2 gezeigten gelösten Zustandes der Spannvorrichtung wird über die Druckluft des Nebenkanals 54 der Ausstoßring 56 mit den Ausstoßfingern 58 zum Werkzeug 6 bewegt und dieses von der Spannvorrichtung getrennt. Dazu genügt eine Beaufschlagung nur des Anschlusses 48 mit Druckluft, wodurch zunächst die beiden selbstanlegenden Dichtungen 52 an den Außenumfang der Werkzeugspindel 1 angelegt werden, und dann über die beiden Kanäle 40, 42 die beiden in Löserichtung des Werkzeugs 6 wirkenden Druckräume 34, 36 mit Druckluft beaufschlagt werden, wodurch die Spannvorrichtung gelöst wird und schließlich der Ausstoßring 56 zum Werkzeug 6 hin bewegt wird, und das Werkzeug 6 ausgestoßen wird.
Vor einer erneuten Inbetriebnahme der Werkzeugspindel 1 wird die Druckluft am An- schluss 48 abgeschaltet, wodurch die beiden selbstanlegenden Dichtungen 52 vom Außenumfang der Werkzeugspindel 1 abgehoben werden, und das Tellerfederpaket 22 den Hubkonus 14 einziehen kann, und die Segmente 14 der Spreizzange das Werkzeug 6 klemmen können.
Figur 1 zeigt ebenfalls den Schleuderring 62 und des Ausstoßring 56, wobei die Anschlagschrauben und die Ausstoßfinger in dieser Schnittebene nicht zu erkennen sind. Im ruhenden Flansch 46 ist ein Sperrluftkanal 64 gezeigt, der in einen Bereich zwischen dem Schleuderring 62 und einer der beiden selbstanlegenden Dichtungen 52 mündet. Ein Sperrluftanschluss 66 des Sperrluftkanals 64 wird auch bei Rotation der Werkzeugspindel 1 mit Druckluft versorgt, so dass stets Druckluft zwischen dem Schleuderring 62 und dem ruhenden Flansch 46 nach außen dringt und eine Verschmutzung verhindert wird.
Figur 4 zeigt eine perspektivische durchscheinende Darstellung der erfindungsgemäßen Werkzeugspindel 1 gemäß den vorhergehenden Figuren. Dabei ist insbesondere zu erkennen, dass am Ausstoßring 56 zwei einander gegenüberliegende Ausstoßfinger 58 und zwei einander gegenüberliegende Anschlagschrauben 60 vorgesehen sind. Weiterhin ist in Figur 4 eine Werkzeugsicherung 68 zu erkennen, die ein Heraus- und Herabfallen des Werkzeugs 6 von der Werkzeugspindel 1 nach deren durch den Ausstoßring 56 erzeugten Trennung verhindert. Die Werkzeugsicherung 68 wird mit Bezug zum zweiten Ausführungsbeispiel in den Figuren 6 und 7 genauer erläutert. Figur 5 zeigt in einer Rückansicht die Werkzeugspindel 1 mit einer durchscheinenden Ansicht des Flansches 46 bei einer Blickrichtung von hinten zum werkzeugseitigen Endabschnitt. An der dem hinteren Endabschnitt zugewandten Seite des Flansches 46 sind der Anschluss 48 und der Sperrluftanschluss 66 vorgesehen, die in Umfangsrichtung zueinander beabstandet und auf gleichem Radius angeordnet sind. Der Anschluss 48 dient zum Anlegen der Dichtungen 52, zum Lösen der Spannvorrichtung und zum Auswerfen des Werkzeugs 6 und wird nur bei Stillstand der Werkzeugspindel 1 versorgt. Der Sperrluftanschluss 66 dient zur dauerhaften Beaufschlagung mit Sperrluft.
Figur 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Werkzeugspindel 101 in einem Längsschnitt. Der wesentliche Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 5 ist darin zu sehen, dass die Spannkraft, die zum Einziehen des Hubkonus 1 14 zwischen die Segmente 12 der Spannzange führt, über Druckluft erzeugt wird. Dazu wird über den Anschluss 148b, der beim zweiten Ausführungsbeispiel lediglich zum Spannen der Spannvorrichtung bzw. zum Spannen des Werkzeugs 6 dient, über den in den Flansch 146 gebildeten Kanal 150b und über den in der Werkzeugspindel 101 gebildeten ersten Kanal 140b in einen in Spannrichtung wirkenden zweiten Druckraum 136 Druckmittel geführt. Der zweite Druckraum 136 ist im Zylinder 126 angeordnet, dessen Zylinderboden 124 werkzeugseitig angeordnet ist und dort über den Mitnehmerring 130 festgelegt ist. Ein Spannkolben 170 ist im Zylinder 126 geführt und begrenzt den zweiten Druckraum 136. Da der Spannkolben 170 am Außenumfang des Schiebers 1 16 befestigt ist, wird damit die (in Figur 6 nach rechts gerichtete) Spannbewegung des Hubkonus 1 14 erzeugt. Figur 6 zeigt den eingezogenen Hubkonus 1 14 und damit die gespannte Stellung der Spannvorrichtung.
Beim Spannen der Spannvorrichtung über die Bewegung des Spannkolbens 170 gemäß den Pfeilen (in Figur 6 nach rechts) schiebt der Spannkolben 170 über gleichmäßig am Umfang verteilte Druckfedern 172 des Lösekolben 138 in die gleiche Richtung zum hinteren Endabschnitt 2 der Werkzeugspindel 101 . Dabei wird ein Bund 174 des Lösekolbens 138 in eine konischen Abschnitt 176 des Zylinders 126 eingeschoben. Der konische Abschnitt 176 ist an einem zylindrischen Bauteil des Zylinders 126 ausgebildet, das in den Hauptabschnitt des Zylinders 126 eingeschraubt ist. Figur 7 zeigt einen weiteren Längsschnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6. Dabei ist die Schnittebene derart gewählt, dass zwei von vier Verriegelungselementen 178 zu erkennen sind, die den Bund 174 des Lösekolbens 138 durchdringen. Die vier Verriegelungselemente 178 dienen als zusätzliche Fixierung des Schiebers 1 16 in der in Figur 6 gezeigten gespannten Position. Die Verriegelungselemente 178 dienen als Klemmstücke, die sich zwischen der konischen Innenwandung 176 und einer jeweiligen Ausnehmung 179 des Schiebers 1 16 verklemmen. Dazu haben die Ausnehmungen 179, in die die Verriegelungselemente 178 eingesetzt sind, jeweils einen abgeschrägten Grund. Um die Klemmung zu aktivieren wird am Ende der Verschiebung des Schiebers 1 16 mittels Druckluft noch ein Druckluftimpuls (von z.B. 24 bar) gegeben, um die Verriegelungselemente 178 über den Lösekolben 138 und über eine mechanischen Impuls in Richtung zum hinteren Endabschnitt 2 zu bewegen und damit fest zu klemmen.
Figur 7 zeigt zwei der vier Verriegelungselemente 178, die stets in die entsprechenden Ausnehmung 179 eingesetzt sind, und die im Zustand gemäß Figur 7 nicht gegen die konische Innenwandung 176 gespannt sind. Dazu wurden zuvor die selbstanlegenden Dichtungen 152 über den Anschluss 148a und den Kanal 150a des Flansches 146 in Anlage gebracht und der zweigeteilte Druckraum 134 mit Druckluft versorgt. Dadurch wurde der Lösekolben 138 nach links bewegt und dabei die Verriegelungselemente 178 gelöst. Weiterhin ist der Lösekolben 138 auf den Spannkolben 170 aufgelaufen und hat diesen zusammen mit dem daran befestigten Schieber 1 16 in die in Figur 7 gezeigte Lösestellung geschoben.
Der in Löserichtung wirkende erste Druckraum 134 ist beim zweiten Ausführungsbeispiel in zwei zueinander beabstandete Teilräume unterteilt, die drucktechnisch stets miteinander verbunden sind.
Nach dem Lösen der Spannvorrichtung wird das Werkzeug 6 über eine Werkzeugsicherung 68 an einem Herabfallen gehindert. Die Werkzeugsicherung 68 hat einen Zapfen 69, der radial in eine entsprechende Durchgangsausnehmung des Hohlschaftkegels 8 des Werkzeugs 6 eindringt. Wenn ein Freigabetaster 180 der Werkzeugsicherung 68 gedrückt wird, wird über einen Kipphebel der Zapfen 69 aus der Durchgangsaus- nehmung herausgezogen und somit das Werkzeug 6 endgültig freigegeben. Diese Werkzeugsicherung 68 ist insbesondere wichtig, wenn mehrere erfindungsgemäße Werkzeugspindeln zu einer Werkzeugmaschine kombiniert werden, die über eine zentrale Druckluftversorgung die Werkzeuge 6 aller Werkzeugspindeln 1 ; 101 gleichzeitig löst.
Figur 8 zeigt einen weiteren Längsschnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Werkzeugspindel 101 , mit gelöster Stellung der Spannvorrichtung. In der gewählten Schnittebene ist der gesamte Strömungspfad der Druckluft in der Löse- Funktion gezeigt. Ausgehend von dem Anschluss 148c über einen radialen Kanal 150c des Flansches 146 über einen ersten Kanal 140c der Werkzeugspindel 101 strömt die Druckluft in den am Außenumfang des Bundes 174 des Lösekolbens 138 angeordneten Teil des ersten Druckraums 134 und von dort zwischen dem Bund 174 und einem hinteren Teil des Zylinders 126 hindurch in den zweiten Teil des ersten Druckraums 134. Der Kanal 140c ist im Wesentlichen in drei Abschnitte untergliedert: Ein erster Abschnitt erstreckt sich vom Außenumfang der Werkzeugspindel 101 durch ihren Körper zum Außenumfang des Zylinders 126. Ein zweiter Abschnitt erstreckt sich entlang der Außenseite des Zylinders 126. Ein dritter Abschnitt besteht aus mehreren radialen Bohrungen durch den Zylinder 126, die benachbart zum hinteren Teil des Zylinders 126 angeordnet sind.
Figur 9 zeigt in einer Rückansicht das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Werkzeugspindel 101 und dabei insbesondere eine durchscheinende Ansicht des Flansches 146. An der dem hinteren Endabschnitt der Werkzeugspindel 101 zugewandten Seite des Flansches 146 sind in Umfangsrichtung zueinander beabstandet und auf gleichem Radius der Anschluss 148a für die Funktion„Dichtungen anlegen", der Anschluss 148b für die Funktion„Werkzeug spannen", der Anschluss 148c für die Funktion „Werkzeug lösen und ausstoßen" und der Sperrluftanschluss 66 angeordnet. Durchscheinend sind die zugeordneten Kanäle 150a, 150b, 150c und der Sperrluftkanal 64 dargestellt.
Abweichend von der Darstellung in Figur 9 können der Anschluss 148a für die Funktion„Dichtungen anlegen", der Anschluss 148b für die Funktion„Werkzeug spannen", der Anschluss 148c für die Funktion„Werkzeug lösen und ausstoßen" und der Sperrluftanschluss 66 auch auf verschiedenen Radien angeordnet sein. Figur 10 zeigt eine erfindungsgemäße mehrspindelige Werkzeugmaschine in einer geschnitten perspektivischen Ansicht. Weiterhin ist ein Roboter dargestellt, der den Werkzeugwechsel durchführt, also einerseits die Werkzeuge 1 von den Werkzeugspindeln 6 abnimmt und sie wegbewegt, und anderseits die Werkzeuge 1 zu den Werkzeugspindeln 6 hinbewegt und sie ansetzt.
Die Werkzeugmaschine ist eine Inversmaschine mit ruhenden Werkzeugspindeln 1 , zu denen (nicht gezeigte) Werkstücke hinbewegt werden. Durch die Rahmenbauweise der Werkzeugmaschine ergeben sich insbesondere ein oberes Fach 182 und ein stirnseitige Fach 182, wobei in diesen beiden Fächern 182 jeweils mehrere Reihen von Werkzeugspindeln 1 vorgesehen sind, in denen jeweils gleiche Werkzeuge 6 angesetzt und gespannt werden. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind sechs Werkzeugspindeln 1 pro Reihe vorgesehen, so dass sechs Werkstücke gleichzeitig bearbeitet werden.
Wenn an den Werkstücken um 90 Grad versetzt Löcher oder Ausnehmungen gefertigt oder bearbeitet werden sollen, kann ein Verschwenken der Werkstücke um 90 Grad bei der gezeigten Werkzeugmaschine entfallen, da die beiden Fächer 182 mit den Spindelreihen um 90 Grad zueinander angestellt sind.
Figur 1 1 zeigt einen Ausschnitt des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugspindel 1 gemäß den Figuren 1 bis 5 mit einem berührungslosen Sensor 71 zur Überwachung der Spannvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht.
Der Sensor 71 ist als berührungsloser Endtaster mit rückgekoppeltem Oszillator ausgestaltet. Er ist am Außenumfang des Ausstoßringes 56 angeordnet und am Außenumfang des Flansches 46 befestigt.
Der berührungslose Sensor ist derart ausgestaltet und/oder angeordnet, dass er die drei Zustände„Werkzeug in Spannvorrichtung eingespannt" und„Werkzeug nicht in Spannvorrichtung eingespannt" und„Spannvorrichtung leer gespannt" erkennt. Die erfindungsgemäße Werkzeugspindel 1 ; 101 ermöglicht einen halbautomatischen Werkzeugwechsel mit folgendem Verfahren für einen Bediener, wobei drei Platzkörbchen mit einem neuen Werkzeug und mit einem manuellen Konusreiniger neben einer Tür einer Einhausung bereit stehen:
1 . Drücken einer Taste„Werkzeug-Wechsel", womit die Spannvorrichtung über die Maschinensteuerung 39 (vgl. Figur 1 ) gelöst wird;
2. Öffnen der Tür,
3. Drücken des Freigabetasters 180 (vgl. Figur 7 des zweiten Ausführungsbeispiels),
4. Entfernen des„alten" Werkzeugs 6 und Ablegen in einem Platzkörbchen,
5. Reinigen des inneren Konus der Werkzeugspindel 1 ,
6. Entnahme des„neuen" Werkzeugs 6,
7. Einsetzen des„neuen" Werkzeugs 6 in den inneren Konus der Werkzeugspindel 1 ; 101 , bis die Werkzeugsicherung 68 (vgl. Figur 4 der Figur 7 des zweiten Ausführungsbeispiels) klickt bzw. einschnappt,
8. Schließen der Tür, womit frühestens automatisch das„neue" Werkzeug 6 gespannt wird,
9. Starten des Programms, womit spätestens automatisch das„neue" Werkzeug 6 gespannt wird, und womit die Bearbeitung beginnt.
Bei einem Einsatz mehrerer derartiger Werkzeugspindeln 1 ; 101 in einer Werkzeugmaschine (Mehrspindler) werden die mittleren Schritte 4 bis 7 des Verfahrens entsprechend mehrfach durchgeführt.
Das genannte Verfahren mit einer Werkzeugspindel 1 ; 101 benötigt etwa 20 Sekunden. Bei einer Werkzeugmaschine mit vier derartigen Werkzeugspindeln 1 ; 101 ergibt sich ein Zeitbedarf von etwa 60 Sekunden. Dies ist deutlich schneller, als das Verfahren gemäß dem Stand der Technik, bei dem der Bediener die Spannvorrichtung mit einem Drehsechskantschlüssel löst und mit einem Drehmomentschlüssel spannt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei noch zuverlässiger, da der Einfluss von menschlichen Fehlern z.B. beim Spannen mit dem Drehmomentschlüssel eliminiert ist. Offenbart ist eine Werkzeugspindel, die eine von der Vorderseite her montierbare und betätigbare Spannvorrichtung hat. Offenbart ist weiterhin eine Werkzeugmaschine mit einer oder mehreren derartigen Werkzeugspindeln.
Bezugszeichenliste
1 ; 101 Werkzeugspindel
2 hinterer Endabschnitt
3 Längsachse
4 vorderer werkzeugseitiger Endabschnitt 6 Werkzeug
8 Hohlschaftkegel
10; 1 10 Innenraum
12 Segment
14; 4 Hubkonus
16; 1 16 Schieber
18 Schieberabschnitt
20 zweiter Lösekolben
22 Tellerfederpaket
24; 124 Zylinderboden
26; 126 Zylinder
28 Trennscheibe
30; 130 Mitnehmerring
32 Halteschraube
34; 134 erster Druckraum
36; 136 zweiter Druckraum
38; 138 erster Lösekolben
39 Maschinensteuerung
40; 140b, 140c erster Kanal
42 zweiter Kanal
42a radialer Kanalabschnitt
42b axialer Kanalabschnitt
44; 144 Kühlmittelrohr
46; 146 Flansch
48; 148a, 148b, 148c Anschluss
50; 150a, 150b, 150c Kanal
52 selbstanlegende Dichtung Nebenkanal
Ausstoßhng
Ausstoßfinger
Anschlagschraube
Schleuderring
Sperrluftkanal
Sperrluftanschluss
Werkzeugsicherung
Zapfen
Sensor
Spannkolben
Druckfeder
Bund
konische Innenwandung
Verriegelungselement
Ausnehmung
Freigabetaster
Fach

Claims

Patentansprüche
Rotierbare Werkzeugspindel (1 ; 101 ) mit einer automatischen Spannvorrichtung für ein Werkzeug (6), wobei die Spannvorrichtung in einem Innenraum (10; 1 10) der Werkzeugspindel (1 ; 101 ) angeordnet und von einer Vorderseite der Werkzeugspindel (1 ; 101 ) montierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung über eine Druckmittelversorgung betätigbar ist, die an der vorderen werkzeug- seitigen Hälfte oder an dem vorderen werkzeugseitigen Endabschnitt (4) oder an der Vorderseite der Werkzeugspindel (1 ; 101 ) angeordnet ist.
Werkzeugspindel nach Anspruch 1 , wobei die Druckmittelversorgung eine oder mehrere lösbare Verbindungen aufweist, die ausschließlich an der stehenden Werkzeugspindel (1 ; 101 ) anbringbar ist oder sind .
Werkzeugspindel nach Anspruch 1 oder 2, wobei an einem Außenumfang der Werkzeugspindel (1 ; 101 ) die ruhende Druckmittelversorgung angeordnet ist, deren Dichtungen (52) an den Außenumfang im Stillstand anlegbar und bei Rotation von diesem abhebbar sind.
Werkzeugspindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Maschinensteuerung (39), über die ein vollautomatischer Werkzeugwechsel steuerbar ist.
Werkzeugspindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Maschinensteuerung (39), über die die Spannvorrichtung lösbar ist.
Werkzeugspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Aktivieren der Druckmittelversorgung zum Betätigen der Spannvorrichtung und/oder ein Werkzeugwechsel rein manuell durchführbar sind.
Werkzeugspindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Werkzeugsicherung (68), über die das Werkzeug (6) nach dem Lösen und/oder vor dem Spannen der Spannvorrichtung haltbar ist.
8. Werkzeugspindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Mitnehmerring (30; 130), der gegen die Spannvorrichtung spannbar oder gespannt ist.
9. Werkzeugspindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spannvorrichtung einen in Löserichtung des Werkzeugs (6) wirkenden ersten Druckraum (34; 134) hat, der im Innenraum (10; 1 10) der Werkzeugspindel (1 ; 101 ) angeordnet ist.
10. Werkzeugspindel nach den Ansprüchen 3 und 9, wobei der erste Druckraum (34;
134) über zumindest einen in der Werkzeugspindel (1 ; 101 ) gebildeten Kanal (40; 140c) mit dem Außenumfang verbunden ist.
1 1 .Werkzeugspindel nach Anspruch 10, wobei am Außenumfang der Werkzeugspindel (1 ) ein hydraulisch oder pneumatisch betätigter Ausstoßring (56) angeordnet ist, der über einen Nebenkanal (54) mit der Druckmittelversorgung verbindbar oder verbunden ist.
12. Werkzeugspindel nach Anspruch 1 1 , wobei am Außenumfang der Werkzeugspindel (1 ) ein Schleuderring (62) angeordnet ist, in den zumindest ein Anschlagelement (60) für den Ausstoßring (56) eingeschraubt ist.
13. Werkzeugspindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Anlagekontrollvorrichtung, über die eine Anlage des Werkzeugs (6) an einem Konus der Werkzeugspindel (1 ; 101 ) prüfbar ist, und mit einer Reinigungsvorrichtung für den Konus, wobei die Anlagekontrollvorrichtung und die Reinigungsvorrichtung mittels Druckmittel betreibbar sind, das über die Druckmittelversorgung zuführbar ist.
14. Werkzeugspindel nach einem der Ansprüche 9 bis 13, mit einem Schieber (16, 18;
1 16), an dem ein erster Lösekolben (38; 138) angeordnet ist, der den ersten Druckraum (34; 134) begrenzt.
15. Werkzeugspindel nach Anspruch 14, wobei die Spannvorrichtung einen in den
Innenraum (10; 1 10) eingesetzten Zylinder (26; 126) hat, in dem der erste Druck- räum (34; 134) angeordnet ist, und in dem der erste Lösekolben (38; 138) geführt ist.
16. Werkzeugmaschine mit einer oder mehreren Werkzeugspindeln (1 ; 101 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
^.Werkzeugmaschine nach Anspruch 16, wobei an einem Außenumfang der Werkzeugspindel (1 ; 101 ) oder an Außenumfängen der Werkzeugsspindeln (1 ; 101 ) jeweils eine Druckmittelversorgung angeordnet ist, die mit einer Druckmittelquelle der Werkzeugmaschine oder einer separaten Druckmittelquelle verbindbar oder verbunden ist.
EP16733034.9A 2015-06-22 2016-06-22 Werkzeugspindel mit spannvorrichtung für ein werkzeug und werkzeugmaschine Withdrawn EP3310512A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015109983 2015-06-22
DE102015121559 2015-12-10
DE102016108169 2016-05-03
PCT/EP2016/064419 WO2016207218A1 (de) 2015-06-22 2016-06-22 Werkzeugspindel mit spannvorrichtung für ein werkzeug und werkzeugmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3310512A1 true EP3310512A1 (de) 2018-04-25

Family

ID=56289479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP16733034.9A Withdrawn EP3310512A1 (de) 2015-06-22 2016-06-22 Werkzeugspindel mit spannvorrichtung für ein werkzeug und werkzeugmaschine

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3310512A1 (de)
KR (1) KR20180020259A (de)
CN (1) CN107848043B (de)
WO (1) WO2016207218A1 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10850332B1 (en) 2019-06-11 2020-12-01 Kennametal Inc. Hollow shank tool holder
JP6778311B1 (ja) * 2019-11-01 2020-10-28 Dmg森精機株式会社 刃物台および工作機械
TWI780661B (zh) * 2021-04-14 2022-10-11 寅翊智造股份有限公司 主軸結構
DE102021206591A1 (de) * 2021-06-25 2022-12-29 Kadia Produktion Gmbh + Co. Verfahren zum Werkzeugwechsel an einer Werkzeugmaschine sowie Werkzeugmaschine
CN113385961A (zh) * 2021-06-30 2021-09-14 台州科技职业学院 一种五轴加工中心的刀具锁紧装置及换刀方法
CH717639B1 (de) * 2021-10-07 2022-11-30 Reishauer Ag Zugvorrichtung für ein Spannmittel und damit ausgestattetes Spannmittel.

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2515183A (en) * 1948-09-21 1950-07-18 Benjamin Chuck
US3030119A (en) * 1961-01-05 1962-04-17 Richard L Myers Hand and power operated collet chuck
DE3235319A1 (de) * 1982-09-24 1984-04-12 Mauser-Werke Oberndorf Gmbh, 7238 Oberndorf Verfahren und vorrichtung fuer automatischen werkzeugwechsel
DE3320612A1 (de) * 1983-06-08 1984-12-13 Tbt Tiefbohrtechnik Gmbh Und Co Kg, 7433 Dettingen Spannvorrichtung zum einspannen des schaftes eines werkzeuges
JPS6133832A (ja) * 1984-07-27 1986-02-17 Toshiba Mach Co Ltd アタツチメントの自動着脱装置
US4597699A (en) * 1984-08-27 1986-07-01 Erickson Tool Company Quick-connect mechanism
JPH08229714A (ja) * 1995-02-24 1996-09-10 Alps Tool:Kk チャック装置
CN1155860A (zh) * 1995-05-10 1997-07-30 动力工具霍德尔斯公司 快速松脱式卡头装置
DE10319796A1 (de) * 2003-04-30 2004-11-18 Sigma Gmbh Hyraulischer oder pneumatischer Antrieb für einen Werkstück- bzw. Werkzeugspanner
DE102004009217A1 (de) 2004-02-12 2005-09-01 Gühring, Jörg, Dr. Spannelement für Werkzeugspanner
JP4846410B2 (ja) * 2006-03-30 2011-12-28 シチズンホールディングス株式会社 主軸頭装置及び工作機械
US7448302B2 (en) * 2007-02-08 2008-11-11 Daniel Huang Adapter coupling device
DE202009004585U1 (de) * 2009-04-03 2009-06-18 Ortlieb Präzisions-Spannzeuge GmbH + Co. Innenspannfutter für zu spannende Teile, z.B. Werkstücke, Werkzeuge o.dgl.
DE102009021407B4 (de) 2009-05-14 2013-10-31 Sigma Gmbh Spannsatz

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180020259A (ko) 2018-02-27
CN107848043B (zh) 2019-12-27
CN107848043A (zh) 2018-03-27
WO2016207218A1 (de) 2016-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3310512A1 (de) Werkzeugspindel mit spannvorrichtung für ein werkzeug und werkzeugmaschine
DE3136054C2 (de) Kraftbetätigtes Spannfingersystem
DE2257384C3 (de) Spannfutter für Drehmaschinen u.dgl. Werkzeugmaschinen
DE3637823C2 (de) Hilfskraftbetätigtes Spannfutter
WO2006089608A2 (de) Spannvorrichtung
DE10011340A1 (de) Pneumatisch-hydraulisches Blindnietgerät
DE202006015097U1 (de) Hydraulische Spannvorrichtung zum Innen- und Außenspannen von Werkstücken
DE202013100177U1 (de) Werkzeughalter sowie Werkzeuganordnung mit einem Werkzeughalter und einem Bearbeitungswerkzeug
DE8816667U1 (de) Vorrichtung zum Aufspannen eines kraftbetätigten Spannzeuges auf einer Werkzeugmaschinenspindel
EP2686124B1 (de) Motorspindel
WO2004091848A1 (de) Hochdruckkupplung für die mediendurchführung an schnellwechselsystemen
DE102010047558B4 (de) Werkzeugmaschine mit austauschbarer Spindeleinheit
EP0870579A1 (de) Spannstock
EP1506833A1 (de) Laserbearbeitungsdüsenkupplung
DE102018121554A1 (de) Plandrehknopf und Verfahren zum Werkzeugwechsel
EP2616212B1 (de) Sicherungs-spannvorrichtung
EP2221142B1 (de) Spannvorrichtung sowie Verfahren zum Betreiben der Spannvorrichtung
EP4076869B1 (de) Unterdruck-greiferelement und unterdruck-greifervorrichtung
DE102007009993A1 (de) Betätigungseinrichtung zum axialen Bewegen einer Zugstange
EP2872276A1 (de) Verfahren und komponenten zum herstellen einer werkzeugeinheit für eine tiefbohrmaschine
EP1027947B1 (de) Spannantrieb für Zugstange
DE10319796A1 (de) Hyraulischer oder pneumatischer Antrieb für einen Werkstück- bzw. Werkzeugspanner
DE3636421C2 (de) Automatische Schnellspanneinrichtung für Werkzeuge in Bohr- und Frässpindeln
EP0292022A2 (de) Betätigungsvorrichtung
DE102014220933B4 (de) Werkzeug zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20180122

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20181208