SE515002C2 - Fastspänningsanordning för verktygskoppling anordnad vid verktygsspindel samt en verktygsspindel - Google Patents

Description

H 20 25 30 35 515 002 2 Kort beskrivning av ritningarna Nedan kommer en utföringsform av uppfinningen att beskrivas med hänvisning till den bifogade ritningen, där Fig A. visar ett längsgående snitt genom en maskinspindel med en fastspänningsanordning enligt känd teknik; och Fig l visar ett längsgående snitt genom en maskinspindel, i vilken en fastspänningsanordning enligt föreliggande uppfinning är monterad.

Detaljerad beskrivning av känd teknik samt en föredragen utföringsform av uppfinningen Kända maskinspindlar innefattar vanligen en fastspänningsanordning av det slag som är visad i bifogade Fig A. Sagda fastspänningsanordning innefattar en dragstång B, vilken har en första ände som är förbunden med en i fastspänningsanordningen ingående fastspänningsstång C, vilken i verksamt läge är i ingrepp med en del av en vertygskoppling (ej visad), exempelvis av typ COROMANT CAPTO® eller ISO-kona.

Sagda fastspänningsstàng C uppvisar svängbart infästade segment D, vars fria ändar förskjuts radiellt utåt i samband med att fastspänningsstàngen C intar verksamt läge.

Dragstången B påverkas av en uppsättning individuella tallriksfjädrar E, skruvtallriksfjäder, varvid då fjädrarna/fjädern befinner sig såsom visas i Fig A, eller av en i expanderat tillstànd är dragstàngen B förskjuten till sitt ena ändläge inuti maskinspindeln. När dragstången B befinner sig i sagda ena ändläge befinner sig fastspänningsstàngen C i verksamt läge, dvs den fastspänner en ej visad del av en verktygskoppling som är anbringad på sagda fastspänningsstång C. För att frige sagda ej visade del av en verktygskoppling förskjuts dragstången B, under axiell komprimering av tallriksfjädrarna E, i riktning mot fastspänningsstàngen C.

Därvid kommer segmentens D fria ändar att fällas in och den ej visade verktygskopplingsdelen kan avlägsnas.

En klar nackdel med den ovan beskrivna fastspänningsanordningen är att tallriksfjädrarna E uppvisar ett spel relativt dragstången B, dvs de har ett centrumhål som är större än dragstångens B diameter. Motsvarande gäller även för centrumhàlet hos en skivtallriksfjäder. Detta leder till 10 15 20 25 30 35 515 002 3 att då maskinspindeln roterar, speciellt vid höga rotationshastigheter kommer sagda spel att medföra att maskinspindeln kastar, vilket i sin tur leder till vibrationer och obalans.

För att tillräckligt hög fastspänningskraft skall genereras måste fjädern uppvisa ett stort antal tallrikar Detta medför att den aktuella fjädern, sig det är en tallriksfjäder E eller en skruvtallriksfjäder, respektive varv. vare har en ansenlig axiell längd, vilket i sin tur medför att maskinspindelns längd likaså blir ansenlig. Detta innebär en nackdel vid hantering, fastsättning och rotation av maskinspindlarna.

En maskinspindel av det ovan beskrivna slaget klarar ca 500.000 fastspänningscykler, varvid varje cykel innefattar fastspänning och frigivning av en del till en verktygskoppling. Detta kan förefalla vara ett betryggande antal men faktum är att en flerfaldig ökning av antalet företrädesvis till det fyrdubbla, vara en utomordentligt stor fördel i sammanhanget. fastspänningscykler, skulle Den i Fig 1 visade maskinspindeln 1 innefattar ett hölje 3, inuti vilket en fastspänningsanordning enligt föreliggande uppfinning är anordnad.

Fastspänningsanordningen enligt föreliggande uppfinning innefattar såsom huvudkomponent en dragande gasfjäder 5, vilken är löst anbringad inuti höljet 3. Såsom framgår av den övre delen av Fig 1 innefattar gasfjädern 5 ett cylindriskt hus 7, vilket vid sin vänstra ände i Fig 1 anligger mot ett i höljet 3 utformat anslag 8, vilket således förhindrar huset 7 hos gasfjädern 5 att förskjutas uppåt i Fig 1. Inuti huset 7 är anordnad en förskjutbar kolv 9, vilken vid sin ena ände uppvisar ett cylindriskt ändparti 10, vilket via, utefter omkretsen av sagda cylindriska ändparti 10 löpande, tätningar 11 och 12 anligger mot husets 7 invändiga begränsningsvägg.

Generellt har det cylindriska ändpartiet 10 en större diameter än kolven 9 i övrigt. Vid den ände av huset 7 som är beläget i anslutning till sagda cylindriska ändparti 10 är huset 7 försett med en runt om gående anslagsklack 13 som sträcker sig inåt mot husets 7 centrum. Mot sagda anslagsklack 13 vilar det cylindriska ändpartiet 10 när detta är förskjutet så långt 10 15 20 25 30 35 515 092 4 nedåt som möjligt i Fig 1. Tätningarna 11 och 12 har till uppgift att avtäta utrymmet mellan det cylindriska ändpartiet 10 och husets 7 invändiga begränsningsvägg mot ett i gasfjädern 5 inneslutet gasmedium 6. Kolven 9 uppvisar en första central, genomgående kylmedelskanal 4.

Kolvens 9 fria ände 14 sträcker sig ut genom den vänstra gaveln i Fig 1 hos huset 7. Sagda fria ände 14 är via ett första gängförband 15 förbundet med en dragstång 16, vilken kylmedelskanal 17, vilken har till uppgift att överföra kylmedel från uppvisar en andra central, genomgående dragstångens 16 undre ände i Fig 1 till dess övre ände i Fig 1. Dragstången 16 är vid sin övre ände i Fig 1 försedd med fastspänningsorgan i form av till dragstången 16 svängbart infästade segment 18, vars fria ändar svänger radiellt utåt till verksamt läge när dragstången 16 förskjuts nedåt i Fig 1.

På ett mellanliggande parti av kolven 9 är anordnad en radiellt utskjutande, runt om gående fläns 19, varvid sagda fläns 19 utgör ett stoppanslag då kolven 9 förskjuts i riktning mot maskinspindelns 1 övre ände i Fig 1. Sagda fläns 19 kommer därvid till anliggning mot ett gavelelement 20 hos gasfjädern 5 och närmare bestämt mot den undre änden i Fig 1 av sagda gavelelement 20.

Såsom framgår av Fig l är gavelelementet 20 anbringat i huset 7 hos gasfjädern 5 via en tätning 21 som avtätar utrymmet mellan gavelelementet 20 och husets 7 invändiga begränsningsvägg relativt det i gasfjädern 5 inneslutna gasmediet 6. Gavelelementet 20 är försett med ytterligare tätningar 22, 23, 24 som avtätar utrymmet mellan kolven 9 och gavelelementet 20 relativt det i gasfjädern 5 inneslutna gasmediet 6. Normalt är trycket hos det i gasfjädern 5 inneslutna gasmediet 6 ca 150 bar. Enligt ett för närvarande föredraget handhavande levereras maskinspindlarna 1 med de tillhörande gasfjädrarna 5 i ”oladdat” tillstånd, dvs utan det under tryck stående gasmediet 6. Anledningen därtill är att gasfjädrar 5 av det aktuella slaget enligt nu gällande bestämmelser ej får fraktas med flyg om de innehåller gasmedium som har ett tryck av storleksordningen 150 bar.

Gasfjädrarna 5 ”laddas” normalt innan de levereras ut till kund, varvid sagda gasfjädrar 5 av den anledningen är försedda 10 15 20 25 30 35 515 002 5 med en pàfyllningsnippel (ej visad) eller dylikt. Sagda nippel kan självklart även användas i det fall trycket hos gasmediet 6 behöver underhållas eller kontrolleras.

I området för sin fria ände uppvisar det cylindriska ändpartiet 10 en invändig gänga som tillsammans med en utvändig gänga hos en tryckstàng 25 bildar ett andra gängförband 26. Sagda tryckstång 25 är förskjutbart upptagen inuti maskinspindelns 1 hölje 3 och är avtätad mot höljets 3 inre begränsningsvägg medelst en tätning 27. Tryckstången 25 uppvisar en tredje central, genomgående kylmedelskanal 28.

Funktionen hos sagda tryckstång 25 kommer att förklaras nedan.

I Fig 1 visas maskinspindeln 1 i det läge när kolven 9 är förskjuten maximalt nedåt. Därvid har den under trycket från gasmediet 6 stående kolven 9 i sin tur förskjutit dragstàngen 16 maximalt nedåt och segmenten 18 har intagit sina verksamma lägen, dvs de fria ändarna av de svängbart infästade segmenten 18 har förskjutits radiellt utåt till ingrepp med en del (ej visad) av en verktygskoppling, exempelvis av typ COROMANT CAPTO® eller ISO-kona. Det inuti gasfjäderns 5 hus inneslutna gasmediet 6 utövar således ett tryck på en invändig radiell yta 29 hos det cylindriska ändpartiet 10, vilket medför att kolven 9 och dragstàngen 16 är utsatta för en permanent axiellt verkande kraft som strävar att förskjuta dessa element nedåt i Fig 1. Sagda permanent axiellt verkande kraft medför att den ej visade delen av verktygskopplingen är säkert förankrad på den fria änden av dragstàngen 16.

När den ej visade delen av verktygskopplingen skall friges från dragstàngen 16 skjuts tryckstången 25 uppåt i Fig 1 relativt maskinspindelns 1 hölje 3. Sagda förskjutning åstadkoms genom att tryckstången 25 påverkas av något lämpligt externt organ som ej är visat. Därvid kommer tryckstången 25 att förskjuta kolven 9 relativt både gasfjäderns 5 hus 7 och maskinspindelns 1 hölje 3. Sagda förskjutning av kolven 9 sker mot verkan av det i gasfjädern 5 inneslutna gasmediet 6, vilket således är kompressibelt. Kolven 9, vilken vid sin fria ände 14 är förbunden med dragstàngen 16, kommer således att förskjuta nämnda dragstàng 16 uppåt i Fig 1, varvid den ej visade delen av verktygskopplingen kan friges genom att 10 U 20 25 30 35 515 002 6 segmentens 18 fria ändar svängs radiellt inåt. När den från tryckstången 25 verkande kraften upphör, dvs när tryckstången 25 bringas att återgå till sitt läge enligt Fig 1 kommer kolven 9 och dragstången 16 likaså att återgå till det i Fig 1 visade läget där dragstången 16 ej är bestyckad med någon del av en verktygskoppling. Självklart är det möjligt, och även vanligast, att en ny del av en verktygskoppling anbringas på dragstångens 16 fria ände direkt efter det att den befintliga delen av verktygskopplingen har avlägsnats, dvs tryckstången 25 kvarhålls i sitt uppåt i Fig 1 förskjutna läge under byte av den ej visade delen av en verktygskoppling.

Sammanfattningsvis kan alltså konstateras att en gasfjäder som utövar en motsvarande kraft som en tallriksfjäder eller en skruvtallriksfjäder har en väsentligt mindre axiell utsträckning än sagda tallriksfjädrar. Dessutom innefattar gasfjädern ej några lösa element som vid höga rotationshastigheter kan förorsaka obalans hos maskinspindeln och därmed åtföljande vibrationer.

Tänkbara modifikationer av uppfinningen I vissa applikationer kan fastspänningsanordningen hos en maskinspindel vara försedd med ett system av kilarna som åstadkommer en gynnsam kraftutväxling vid överföring av de på dragstången verkande krafterna till fastspänningsorganen hos sagda dragstàng 16. Föreliggande uppfinning är således ej begränsad till enbart den i Fig 1 visade utföringsformen av dragstången 16 utan uppfinningen omfattar även fastspänningsanordningar med olika typer av kraftutväxlingsorgan och inom ramen för föreliggande uppfinning erbjuder sig en mängd olika alternativa sätt för fackmannen när det gäller att överföra krafter från dragstången 16 till fastspänningsorganen.

De ovan angivna exemplen på verktygskopplingar är på intet sätt uttömmande och fastspänningsorganen hos dragstången 16 kan utformas på ett flertal olika sätt för att anpassas till olika verktygskopplingar.

Claims (9)

(20 25 30 35 515 G02 Patentkrav varvid (16), vid dragstàngens ena ände anordnade fastspánningsorgan (18)

1. Fastspänningsanordning vid en maskinspindel (1), sagda fastspànningsanordning innefattar en dragstàng för att vid sagda ände fastspänna en del till en verktygskoppling, samt organ (5) för att utöva en axiellt riktad kraft pà dragstàngen (16) i riktning bort fràn fastspänningsorganen (18), varvid organet (5) för att utöva en kraft pà dragstàngen (16) innefattar ett hus (7), en i huset axiellt förskjutbar kolv (9) samt ett i huset (7) inneslutet kompressibelt tryckmedium (6), k ä n n e t e c k n a d av att tryckmediet utgörs av gas (6).

2. Fastspànningsanordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att kolven (9) hos det kraftutövande organet (5) innefattar ett cylindriskt àndparti (10), samt organ (11, 12) för att avtäta sagda àndparti (10) mot det cylindriska huset (7) relativt det kompressibla tryckmediet (6).

3. Fastspànningsanordning enligt något eller några av kraven l-2, fri ände (14), vilken är förbunden med dragstàngen (16) k ä n n e t e c k n a d av att kolven (9) uppvisar en via ett gängförband (15).

4. Fastspànningsanordning enligt något eller nâgra av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att kolven (9) och dragstàngen (16) uppvisar centrala, genomgående kylmedelskanaler (4 respektive 17).

5. Fastspänningsanordning enligt något eller några av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att det (20) , vilket år avsett att samverka med en pà kolven (9) anbringad fläns (19). kraftutövande organet (5) uppvisar ett gavelelement

6. Maskinspindel (1) vilken innefattar en hölje (3), i vilket en fastspânningsanordning samt en tryckstàng (25) är anordnad, 10 ß 20 25 30 515 002 8 varvid fastspänningsanordningen innefattar en dragstàng (16), vid dragstàngens ena ände anordnade fastspänningsorgan (18) för att vid sagda ände fastspänna en del till en för att utöva en axiellt verktygskoppling, samt organ (5) riktad kraft pà dragstàngen (16) i riktning bort fràn för att utöva en (7), samt ett i huset (7) fastspänningsorganen (18), varvid organet (5) kraft pà dragstàngen (16) innefattar ett hus en i huset axiellt förskjutbar kolv (9) kompressibelt tryckmedium (6), inneslutet k à n n e t e c k n a d av att tryckmediet utgörs av gas (6).

7. Maskinspindel (1) enligt krav 6, k à n n e t e c k n a d av att organet för att utöva en kraft pà dragstàngen (16) i riktning bort fràn fastspànningsorganen (18) utgörs av en (7), en vilken i sin tur innefattar ett gasfjäder (5), vilken innefattar ett cylindriskt hus (9), (io), mot huset (7) axiellt rörlig kolv cylindriskt àndparti samt organ (11, 12) för att avtàta sagda ändparti (10) (6). relativt det kompressibla tryckmediet k ä n n e t e c k n a d (14), förbunden med dragstàngen (16) via ett första gängförband (15), och att tryckstàngen (25) via ett andra gängförband (26).

8. Maskinspindel (1) enligt krav 7, av att kolven (9) uppvisar en fri ände vilken är är förbunden med kolven (9) enligt något eller nâgra av kraven 6-8, k (16), kolven (9) samtliga uppvisar en genomgående 28).

9. Maskinspindel (1) à n n e t e c k n a d av att dragstàngen samt tryckstàngen (25) kylmedelskanal (17, 4,