SE519282C2

SE519282C2 - Device of tool spindle with a rotating and axially movable drawbar for tool clamping

Info

Publication number: SE519282C2
Application number: SE9901048A
Authority: SE
Inventors: Bjoern Lind
Original assignee: Lind Finance & Dev Ab
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2003-02-11
Also published as: AU2956800A; WO2000056489A1; SE9901048L; SE9901048D0

Abstract

Arrangement for a tool spindle with a pulling rod (3) axially displaceable in the spindle axle (1) for firmly attaching the tool. It is distinguished in that the pulling rod is surrounded by at least one spool (9) that is stationary in relation to the axial displacement of the pulling rod (3), which gives a specific current flow that differs depending on the axial position of the pulling rod (3) in the spool (9).

Description

»|»,| 10 15 20 25 30 519 282 2 delade tillopp 7 i enheten 4, vilket ger till följd att även denna gas (luft) letar sig fram i spalten mot omrâdet med lägre tryck och därmed mot läckaget av vätska och mot utloppet 8, varvid gasen och vätskan, som når området vid utloppet 8, lämnar genom detta den sta- tionära enheten 4 via ett kanalsystem (ej visat). Det skall i detta sammanhang poängteras, att tilloppet 7, liksom de i den här beskrivna verktygsspindeln ingående övriga tilloppen, vart och ett är avgränsat axiellt på varje sida medelst spalttätningar. »|», | 10 15 20 25 30 519 282 2 divided inlet 7 in the unit 4, which has the consequence that this gas (air) also finds its way into the gap towards the area with lower pressure and thus towards the leakage of liquid and towards the outlet 8, whereby the gas and the liquid, which reaches the area at the outlet 8, thereby leaves the stationary unit 4 via a channel system (not shown). It should be pointed out in this context that the inlet 7, as well as the other inlets included in the tool spindle described here, are each delimited axially on each side by means of gap seals.

En sådan spalttätning medför: 1. En tätningsfunktion som fungerar vid höga varvtal utan förslitning av ingående delar. 2. En dynamisk lagring av dragstången 3 âstadkommande en radiellt stabiliserande kraft. 3. En borttransport av friktionsvärme, som bildas iden dynamiska lagringen. 4. Att förhindra att vätska av olika typ blandas med varandra. 5. Att läckageﬂödet från tätningen tas omhand och återleds till resp. pumpenhet.Such a gap seal entails: 1. A sealing function that works at high speeds without wear of the components. A dynamic bearing of the drawbar 3 providing a radially stabilizing force. 3. A removal of frictional heat, which is formed during dynamic storage. 4. To prevent liquid of different types from mixing with each other. 5. That the leakage from the seal is taken care of and returned to resp. pump unit.

Sensor för dragstångens axiella position Som tidigare antytts fastspänns ett verktyg vid en spindel med hjälp av en dragstång 3, vilken indragen i spindeln låser fast verktyget vid denna. För att lösgöra verktyget trycks dragstången 3 ut en viss sträcka, varvid verktyget kan lösgöras. Stora skador och olyckor kan ske om verktyget skulle lossna från spindelaxeln under demias rotation. Det är därför ytterst viktigt att verktyget på riktigt sätt verkligen är fastspänt vid spindelaxeln, vilket hit- tills varit svårt att konstatera.Axial position sensor of the drawbar As previously indicated, a tool is clamped to a spindle by means of a drawbar 3, which retracted into the spindle locks the tool at this. To release the tool, the drawbar 3 is pushed out a certain distance, whereby the tool can be released. Major damage and accidents can occur if the tool were to come loose from the spindle shaft during the rotation of the demia. It is therefore extremely important that the tool is really clamped to the spindle shaft in the right way, which has so far been difficult to ascertain.

Vid föreliggande uppfinning, såsom denna visas i Fig. 2, är det möjligt att avgöra det axiella läget hos dragstången 3 och därmed även fastställa, om verktyget är korrekt fastspänt eller ej vid spindelaxeln 1. För detta ändamål är enheten 4 försedd med en spole 9, in i vars öppning dragstångens 3 i enheten 4 befmtliga ände 10 sträcker sig. Den i förhål- lande till dragstångens 3 axiella rörelse stationära spolen 9 kommer att i beroende på dragstångens axiella läge i spolen 9 alstra olika strömflöden. Detta beroende på dragstång- ens axiella läge i spolen 9 sammanhörande och för läget specifika srömflöde gör det möjligt att med tillräcklig precision bestämma dragstångens axiella position och därmed sätta upp gränser för när verktyg får bytas respektive när ett verktyg är korrekt fastspänt i spindelax- eln och verktyget kan nyttjas. För att minska störkänsligheten på grund av inverkan från omgivningen leds de informationsbärande signalema för dragstångens 3 position i optiska \\SPB\VOL3\users\YA\DOK\word-dok\up\p337 l0sc .doc 1111: 10 15 20 25 30 '519 282 3 fibrer till en enhet utanför spindeln, exempelvis en dator eller annan styrutrustning, exem- pelvis i det fall själva datorenheten är förlagd i spindelaxeln, för omvandling till tillgänglig information med hjälp av i sig känd teknik. Det skall i detta sammanhang underförstás att spolen 9 i princip kan omge dragstången 3 var som helst, förutsatt att dragstången pá detta ställe har en signifikant materialförändring. Det är naturligtvis inom ramen för uppfinningen möjligt att använda mer än en spole 9.In the present invention, as shown in Fig. 2, it is possible to determine the axial position of the drawbar 3 and thereby also to determine whether or not the tool is correctly clamped to the spindle shaft 1. For this purpose the unit 4 is provided with a spool 9 , into the opening of which the end 10 of the drawbar 3 in the unit 4 extends. The coil 9 stationary in relation to the axial movement of the drawbar 3 will generate different current flows depending on the axial position of the drawbar in the coil 9. This depends on the axial position of the drawbar in the coil 9 associated and for the position specific current flow makes it possible to determine with sufficient precision the axial position of the drawbar and thereby set limits for when tools may be changed and when a tool is correctly clamped in the spindle shaft and the tool can be used. In order to reduce the disturbance sensitivity due to the influence of the environment, the information-bearing signals for the position of the drawbar 3 are conducted in optical \\ SPB \ VOL3 \ users \ YA \ DOK \ word-dok \ up \ p337 l0sc .doc 1111: 10 15 20 25 30 ' 519 282 3 fibers to a unit outside the spindle, for example a computer or other control equipment, for example in the case where the computer unit itself is located in the spindle shaft, for conversion into available information by means of technology known per se. In this context, it should be understood that the spool 9 can in principle surround the drawbar 3 anywhere, provided that the drawbar at this point has a significant material change. It is of course possible within the scope of the invention to use more than one coil 9.

Hydraulisk fastspänning och lösgöring av verktyget vid spindeln Fig. 1 visar verktygsspindeln varav framgår, att dragstången 3 är försedd med en vid denna integrerad kolv 11. Dragstängen 3 uppvisar vidare utöver den centrala borrningen 6 även ett antal axiella, runt centrum fördelade borrningar l2a, b, c. Kolven ll är förskjut- bar i en cylinderkammare 13 upptagen i spindelaxeln 1. I det i Fig. 3 visade läget är dragstången 3 indragen i spindelaxeln 1, därmed fastspännande verktyget (ej visat). I detta läge, för att lösgöra verktyget, tillföres hydraulﬂuid under tryck genom ett tillopp 16 hos enheten 4 och leds in i minst en första borrning l2a hos dragstången 3, vilken mynnar i an- slutning till tilloppet 16. Gasen under tryck, tillförd genom tilloppet 7, som tidigare berörts, söker sig genom en spalttätning även åt vänster (sett i Figurema) och ut genom ett utlopp 8'.Hydraulic clamping and loosening of the tool at the spindle Fig. 1 shows the tool spindle from which it appears that the drawbar 3 is provided with a piston 11 integrated therewith. In addition to the central bore 6, the drawbar 3 also has a number of axial bores 12a, b distributed around the center. , c. The piston 11 is displaceable in a cylinder chamber 13 accommodated in the spindle shaft 1. In the position shown in Fig. 3, the drawbar 3 is retracted in the spindle shaft 1, thereby clamping the tool (not shown). In this position, in order to release the tool, hydraulic fluid is supplied under pressure through an inlet 16 of the unit 4 and is led into at least a first bore 12a of the drawbar 3, which opens in connection with the inlet 16. The gas under pressure, supplied through the inlet 7, which has previously been touched, seeks through a gap seal also to the left (seen in the Figures) and out through an outlet 8 '.

Medelst detta utlopp 8' och spalttätningen till vänster om detta, avgränsas det via tilloppet 16 trycksatta området, genom att ﬂuid tillsammans med gasen (spärrluften) lämnar enheten 4 via utloppet 8'. Hydraulﬂuidet leds via borrningen 12a in i cylinderkammaren 13 på kol- vens 11 högra sida (enligt Fig. 1) och pressar kolven ât vänster. Dragstângen 3 kommer därmed att förskjutas åt vänster, möjliggörande verktygets lösgörande.By means of this outlet 8 'and the gap seal to the left thereof, the area pressurized via the inlet 16 is delimited, by leaving the unit 4 via the outlet 8' together with the gas (blocking air). The hydraulic fluid is led via the bore 12a into the cylinder chamber 13 on the right side of the piston 11 (according to Fig. 1) and presses the piston to the left. The drawbar 3 will thus be displaced to the left, enabling the tool to come loose.

Minst en andra borrning 12b, vilken ej är desamma som tidigare nämnts i anslut- ning till tilloppet 16 och vilken är tillslutna i den tilloppet 16 närbelägna änden (Fig. 2), är försedd med i ett eller ﬂera radialplan perifert fördelade öppningar 14' och befinner sig all- tid i kommunikation med ett i ett radiellt plan uppdelat tillopp 14 hos enheten 4, axiellt åt- skilt från tilloppet 16 medelst en spalttätning 14”. Hydraulﬂuid under tryck tillföres tilloppet 14 (varvid naturligtvis tilloppet 16 ej är trycksatt) och leds via den andra borrningen 12b in i cylinderkammaren 13 på kolvens 11 vänstra sida (enligt Fig. 2) och pressar därmed kolven 11 åt höger, därmed förskjutande dragstången åt höger för fastspänning av verktyget.At least a second bore 12b, which is not the same as previously mentioned in connection with the inlet 16 and which is closed at the end adjacent to the inlet 16 (Fig. 2), is provided with openings 14 'and peripherally distributed in one or more radial planes and is always in communication with an inlet 14 of the unit 4 divided in a radial plane, axially separated from the inlet 16 by means of a gap seal 14 ”. Hydraulic under pressure is supplied to the inlet 14 (whereby of course the inlet 16 is not pressurized) and is led via the second bore 12b into the cylinder chamber 13 on the left side of the piston 11 (according to Fig. 2) and thereby presses the piston 11 to the right, thereby displacing the drawbar to the right for clamping the tool.

Dragstängen 3 hålls i detta läge genom att det trycksatta hydraulﬂuidet hela tiden kontinuer- ligt verkar på kolvens vänstra sida.Liksom tidigare nämnts i samband med kylvätskan kom- mer även hydraulﬂuid att läcka i spalttätningarna mellan enheten 4 och dragstången 3 både \\SPB\VOL3\users\YA\DOK\word-dok\up\p337l0se.doc »t-»n 10 15 20 25 30 ”519 28121 4 åt höger och åt vänster i figuren sett. Det genom tilloppet 14 tillförda tryckﬂuidet avgränsas åt vänster (Fig. 2) av en spalttätning samt ett utlopp 18 eller en kanal med atmosfárstryck och ât höger av spalttätriingen samt tilloppet 16, vilket som nämnts nu ej är trycksatt.The drawbar 3 is held in this position by the pressurized hydraulic verkar uid continuously acting continuously on the left side of the piston.As previously mentioned in connection with the coolant, hydraulic ﬂ uid will also leak in the gap seals between the unit 4 and the drawbar 3 both \\ SPB \ VOL3 \ users \ YA \ DOK \ word-dok \ up \ p337l0se.doc »t-» n 10 15 20 25 30 ”519 28121 4 to the right and to the left in the figure seen. The pressure applied through the inlet 14 is delimited to the left (Fig. 2) by a gap seal and an outlet 18 or a duct with atmospheric pressure and to the right by the gap seal and the inlet 16, which as mentioned is now not pressurized.

Tryckluft (spärrluft) tillföres även genom ett i ett radiellt plan uppdelat tillopp 17 hos enhe- ten 4, vilket även hindrar läckage av hydraulﬂuid ytterligare åt vänster (i ﬁguren) och som tillsammans med det läckande hydraulﬂuidet lämnar enheten 4 via kanalen 18. För att mins- ka eller förhindra läckage av tryckluften från inloppet 17 in i själva spindeln är ett utlopp 19 med lägre tryck (atmosfärstryck) anordnat till vänster om tilloppet 17.Compressed air (blocking air) is also supplied through a inlet 17 of the unit 4 divided into a radial plane, which also prevents leakage of hydraulic ﬂ uid further to the left (in the ﬁ hole) and which together with the leaking hydraulic ﬂ uid leaves the unit 4 via the channel 18. to reduce or prevent leakage of the compressed air from the inlet 17 into the spindle itself, an outlet 19 with lower pressure (atmospheric pressure) is arranged to the left of the inlet 17.

Borrningen 12a är öppen vid tilloppet 16 och mynnar till höger om kolven 11, me- dan den andra borrningen 12b är försedd med öppningarna 14' och tillsluten vid den vid tilloppet 16 belägna änden och mynnar i cylinderkammaren 13 på kolvens 11 vänstra sida.The bore 12a is open at the inlet 16 and opens to the right of the piston 11, while the second bore 12b is provided with the openings 14 'and closed at the end located at the inlet 16 and opens into the cylinder chamber 13 on the left side of the piston 11.

I det fall vätskelager 24 kommer till användning, se Fig. 5, och spindelaxeln har den däri visade utformningen, inleds hydraulﬂuid under tryck genom tilloppet 16 och borr- ningen 12a, för att lösgöra verktyget. För att fastspänna verktyget trycksätts borrningen 12b via tilloppet 14 förskjutande kolven 11 åt höger i figuren. Därmed pressas till höger om kolven och i borrningen 12a sig befmnande hydraulﬂuid ut genom det nu tryckavlastade tilloppet 16. Vid lösgöring av verktyget sker det omvända och hydraulﬂuid pressas ut ge- nom det nu tryckavlastade tilloppet 14.In case liquid bearing 24 is used, see Fig. 5, and the spindle shaft has the design shown therein, hydraulics are started under pressure through the inlet 16 and the bore 12a, to loosen the tool. To clamp the tool, the bore 12b is pressurized via the inlet 14 displacing piston 11 to the right in the figure. Thus, to the right of the piston and in the bore 12a, the hydraulic ﬂ uid located is pressed out through the now pressure-relieved inlet 16. When the tool is released, the reverse occurs and the hydraulic ﬂ uid is pressed out through the now pressure-relieved inlet 14.

Kylning av spindelaxeln i anslutning till rotorn Verktyget (ej visat) fastpänns, som nämnts, genom dragstângens 3 förskjutning in i verktygsspindeln, vilket sker genom att hydraulﬂuidum under tryck tillföres via tilloppet 14 hos enheten 4, genom den andra kanalen 12b till* cylinderkammaren 13 på kolvens mot verktyget vända sida, såsom visas i Fig. 2. Spindelaxeln 1 är, som visas, försedd med ett antal axiella perifert fördelade kanaler 20a, b, exempelvis tolv stycken (se Fig. 6), vilka mynnar i cylinderkammaren 13. Sex kanaler 20b av dessa tolv kanaler uppvisar i anslutning till cylinderkammaren 13 strypningar 21, för upprätthållande av trycket i cylinderkarnmaren och för kontroll av önskad ﬂödesmängd in i kanalerna 20b och är vid sina strypningarna motsatta ändar förbundna med de sex övriga kanalerna 20a, vilka vid cylinderkammaren 13 är igenpluggade 21'. Dessa senare sex kanaler 20a öppnar istället till den första under detta tillstånd inaktiva borrningen 12a hos dragstången 3 för bortledande av hydraulﬂuidet via det vid verktygets fastspänning inaktiva tilloppet 16. Så länge som verktyget är fastspänt och därmed tryckﬂuid verkar mot kolvens 11 vänstra sida kommer en del av ﬂuidet att via \\SPB\VOL3\users\YA\DOK\word-dok\up\p337l0se.d0c us-:n 10 15 20 25 30 519 282 5 strypningarna 21 strömma genom kanalema 20b i spindelaxeln 1 och vidare tillbaka genom kanalerna 20a, den första bormingen 12a och ut via det inaktiva tilloppet 16 därmed kylande spindelaxeln och den utanför spindeln 1 belägna rotorn 22, vilken ingår i elmotorn för spin- delns drivning. Vid lösgöring av verktyget och dragstângens 3 förﬂyttning åt vänster i figu- ren kommer hydraulﬂuidet att vända strörnningsriktning och likaså kyla spindeln 1.Cooling of the spindle shaft in connection with the rotor The tool (not shown) is clamped, as mentioned, by displacement of the drawbar 3 into the tool spindle, which is done by supplying hydraulic fluid under pressure via the inlet 14 of the unit 4, through the second channel 12b to the cylinder chamber 13 on the side of the piston facing the tool, as shown in Fig. 2. The spindle shaft 1 is, as shown, provided with a number of axially peripherally distributed channels 20a, b, for example twelve pieces (see Fig. 6), which open into the cylinder chamber 13. Six channels 20b of these twelve channels have, in connection with the cylinder chamber 13, constrictions 21, for maintaining the pressure in the cylinder frame and for controlling the desired amount of fate into the channels 20b and are at their constrictions opposite ends connected to the six other channels 20a, which at the cylinder chamber 13 are plugged 21 '. These latter six channels 20a instead open to the first in this state inactive bore 12a of the drawbar 3 for discharging the hydraulic fluid via the inlet 16 inactive at the tool clamping. As long as the tool is clamped and thus pressure is applied to the left side of the piston 11, some by the throttles 21 flowing through the channels 20b in the spindle shaft 1 and further back through the \\ SPB \ VOL3 \ users \ YA \ DOK \ word-dok \ up \ p337l0se.d0c us-: n 10 15 20 25 30 519 282 5 the channels 20a, the first bore 12a and out via the inactive inlet 16 thereby cooling the spindle shaft and the rotor 22 located outside the spindle 1, which is included in the electric motor for driving the spindle. When loosening the tool and the drawbar 3 for ﬂ the movement to the left in the figure, the hydraulic kommer will turn in the direction of rotation and also cool the spindle 1.

Spolluft för renblåsning av verktyg Det i Fig. 3 visade i ett radiellt plan uppdelade trycklufttilloppet 17 hos enheten 4 med under användning ständigt påslagen tryckluft står i förbindelse med minst en tredje borrning 12c hos dragstången 3, vilken är igenpluggad vid sin i Figuren högra ände. Vid dragstângens 3 förskjutning åt vänster för lösgöring av verktyget kommer tryckluften, här benämnd spolluften, att automatiskt via en eller ﬂera tredje kanaler i spindelaxeln 1 ledas ut, antydda vid 23, mot spindelns verktygsände för att renblâsa på gängse sätt en verktygskonas anliggningsytor. Vid fastspänning av ett verktyg genom dragstângens 3 återdragande kom- mer tryckluftﬂödet att automatiskt brytas genom att verktyget med kona och ﬂäns tillsluter kanalerna 23.Flushing air for cleaning tools The compressed air supply 17 of the unit 4 shown in Fig. 3 in a radially plane with compressed air constantly switched on during use is connected to at least a third bore 12c of the drawbar 3, which is plugged at its right end in the Figure. When the drawbar 3 is displaced to the left to release the tool, the compressed air, here referred to as the purge air, will automatically be led out via one or more of its third channels in the spindle shaft 1, indicated at 23, towards the tool end of the spindle. When clamping a tool through the retraction of the drawbar 3, the compressed air ﬂ will be automatically broken by the tool with the cone and ﬂ also closing the channels 23.

Kylning av spindelaxel och därmed rotor vid vätskelagrad verktygsspindel Fig. 5 visar en verktygsspindel 1 uppburen av vätskelager schematiskt visade och antydda med 24. I princip kan denna utföringsform sägas överensstämma med den tidigare beskrivna i samband med kullager med den skillnaden, att kanalerna 20b ej mynnar i cylin- derkammaren 13 utan är exempelvis igenpluggade vid denna. Via enheten 4 inleds kylvatten genom ett i ett radiellt plan fördelat tillopp 25 och in i borrningar 12d hos dragstängen 3, vilka är igenpluggade i sina i ﬁguren högra ändar, och leds via dessa borrningar 12d in i kylkanaler 26, jämt fördelade omkring spindelaxelns 1 centrumaxel. Kylkanalernas utlopp- sändar är försedda med strypningar 27 för erhållande av önskad flödesmängd i kanalerna och vid kanalernas 26 dränering av kylvattnet från spindelaxeln. I detta fall med användan- de av vätskelager är spindelaxeln omgiven av en atmosfär under tryck, t.ex. kontinuerligt tillförd tryckluft, innesluten i ett hus 33 dvs. luft under tryck införes därmed kontinuerligt i spalttätningen 29' mellan dragstången 3 och enheten 4, vilket innebär, att i spalten läckande kylvatten hindras att tränga ut i nämnda spalt utan uppsamlas istället i ett utlopp 28 för vida- retransport ur enheten 4.Cooling of spindle shaft and thus rotor at liquid-bearing tool spindle Fig. 5 shows a tool spindle 1 supported by liquid bearings schematically shown and indicated by 24. In principle, this embodiment can be said to correspond to the one previously described in connection with ball bearings with the difference that the channels 20b do not open in the cylinder chamber 13 but are, for example, plugged at it. Via the unit 4 cooling water is introduced through a supply 25 distributed in a radially plane and into bores 12d of the drawbar 3, which are plugged into their right-hand ends, and is led via these bores 12d into cooling channels 26, evenly distributed around the center axis of the spindle shaft 1 . The outlet ends of the cooling channels are provided with throttles 27 for obtaining the desired flow rate in the channels and for the drainage of the cooling water from the spindle shaft by the channels 26. In this case using liquid bearings, the spindle shaft is surrounded by an atmosphere under pressure, e.g. continuously supplied compressed air, enclosed in a housing 33 i.e. air under pressure is thus continuously introduced into the gap seal 29 'between the drawbar 3 and the unit 4, which means that cooling water leaking in the gap is prevented from penetrating into said gap but is instead collected in an outlet 28 for further transport from the unit 4.

Likaså tillföres luft under tryck till en spalttätning 29 på grund av det trycksatta utrymmet 33 runt spindelaxeln, för att hindra vätska, som lämnat det vänstra lagret 24 eller \\SPB\VOL3\users\YA\DOK\Word-d0k\up\p337l0se.doc .».,: 10 15 20 25 30 519 282; s kylrnedium som passerat strypningarna 27 i spindelaxeln, att tränga in via denna spalt.Likewise, air under pressure is supplied to a gap seal 29 due to the pressurized space 33 around the spindle shaft, to prevent liquid leaving the left bearing 24 or \\ SPB \ VOL3 \ users \ YA \ DOK \ Word-d0k \ up \ p337l0se .doc. ».,: 10 15 20 25 30 519 282; s cooling medium which has passed the throttles 27 in the spindle shaft, to penetrate through this gap.

Vätskan uppsarnlas i utrymmet 30 för att tillsammans med spärrluften via ett ﬂertal kanaler 31, som även kyler statorn i spindeln, ledas ut från spindelenheten. Vätskeläckage från det högra vätskelagret uppsamlas i kanaler på vardera sidan av lagret och dräneras, på grund av trycket i huset 33, via ledningar (ej visat) till utsidan av huset, t.ex. genom anslutning till kanalerna 31.The liquid is collected in the space 30 in order to be led out of the spindle unit together with the blocking air via a number of channels 31, which also cool the stator in the spindle. Liquid leakage from the right liquid layer is collected in channels on each side of the layer and drained, due to the pressure in the housing 33, via pipes (not shown) to the outside of the housing, e.g. by connecting to the channels 31.

Försörjningssystem Ett problem med en spindel enligt vad som här beskrivits och som använder ﬂuidum (vätska, gas) som väsentliga medel för sin funktion är att uppnå stor driftssäkerhet med säkerställande av att ﬂuidum med önskad volym och önskat tryck uppfyller avsedd funktion.Supply system A problem with a spindle as described here that uses ﬂ uidum (liquid, gas) as essential means for its function is to achieve high operational reliability while ensuring that ﬂ uidum with the desired volume and pressure meet the intended function.

Vid störningar i övervaknings- och styrsystemet eller felfunktion av ﬂuidförsörj- ningen till spindeln är det nödvändigt att spindelaxeln kan stoppas innnan störningeii eller felfunktionen förorsakar skador eller utgör en risk vid spindelns drift.In the event of disturbances in the monitoring and control system or malfunction of the supply to the spindle, it is necessary that the spindle shaft can be stopped before the disturbance or the malfunction causes damage or poses a risk during the operation of the spindle.

Säker funktion hos den beskrivna spindeln kan åstadkommas, genom att försörj- ningen av ﬂuid för respektive funktion sker genom av varandra oberoende försörjningska- naler, särskilt genom de mest känsliga partierna, exempelvis där ﬂexibel förbindning er- fordras.Safe operation of the described spindle can be achieved by the supply of ﬂ uid for each function takes place through mutually independent supply channels, especially through the most sensitive portions, for example where ﬂ visible connection is required.

Med hjälp av tryckvakter och ﬂödesvakter är det möjligt att kontinuerligt övervaka de olika funktionerna, dvs. tryck och ﬂöden i respektive kanal, att värdena ligger inom öns- kade gränser. Det är därmed möjligt att när spindeln ej roterar och indikationen på att öns- kade värden ej ligger inom sina gränser eller att indikation på att övervakningsenheterna ej fungerar, kan verktygsspindeln ej startas. Om signaler avges att berörda värden ej ligger inom sina gränser under spindelns rotation eller att övervakningsenheterria ej fungerar stängs spindeln av. Det är i detta fall viktigt att ett nödsystem finns vid handen möjliggöran- de att spindeln får avstanna av sig själv innan ﬂuidförsörjningen upphör.With the help of pressure guards and ﬂ fate guards, it is possible to continuously monitor the various functions, ie. pressure and ﬂ fates in each channel, that the values are within the desired limits. It is thus possible that when the spindle does not rotate and the indication that the desired values are not within their limits or that the indication that the monitoring units are not working, the tool spindle cannot be started. If signals are given that the values concerned are not within their limits during the rotation of the spindle or that the monitoring unit does not work, the spindle is switched off. In this case, it is important that an emergency system is at hand enabling the spindle to stop by itself before the supply ceases.

Vid störningar i systemet är det mycket viktigt att spindeln kan stoppas och att det därvid skall vara möjligt att avlägsna ﬂuid från ställen där ﬂuid kan sprida sig okontrollerat och orsaka skador i och med att den aktiva kontrollen av var ﬂuidet befinner sig upphör.In the event of disturbances in the system, it is very important that the spindle can be stopped and that it must be possible to remove ﬂ uid from places where ﬂ uid can spread uncontrollably and cause damage as the active control of where ﬂ uid is located ceases.

Fig. 8 visar schematiskt försörjningsenheten enligt uppfinningen, betecknad med F, för att funktionellt försörja verktygsspindeln, som enligt vad som tidigare beskrivits inne- \\SPB\VOL3\users\YA\DOK\word :vii- 10 15 20 25 30 519 282 7 fattar spindelaxeln 1 och dess rullningslager 2 respektive vätskelager 24 samt ingående spalttämingar.Fig. 8 schematically shows the supply unit according to the invention, denoted by F, for functionally supplying the tool spindle, which according to what has been previously described in \\ SPB \ VOL3 \ users \ YA \ DOK \ word: vii 7 comprises the spindle shaft 1 and its rolling bearings 2 and liquid bearings 24, respectively, as well as the included gap tamings.

Till höger i Fig. 8 visas schematiskt mottagar- och bearbetningssystemet 9F för strömﬂöden eller optiska signaler från spolen 9 hos verktygsspindeln, med vars hjälp dragstångens 3 axiella position kan bestämmas.To the right in Fig. 8 is shown schematically the receiver and processing system 9F for currents or optical signals from the coil 9 of the tool spindle, by means of which the axial position of the drawbar 3 can be determined.

För kylning av verktyget tillföres kylﬂuid med ett tryck av 10-140 bar till verktyg- skylsystemet 5F, vilket består av i strömningsriktningen sett en avstängningsventil 501, en backventil 502 samt en tryckvakt 503, vilken avkänner att nämnda tryck ligger inom på för- hand bestämda gränser. Till verktygsspindeln tillfört kylﬂuid som passerat spalttätningen avleds och anges symboliskt med pilen 504.For cooling the tool, cooling ﬂ uid with a pressure of 10-140 bar is supplied to the tool rinsing system 5F, which consists in the direction of flow a shut-off valve 501, a non-return valve 502 and a pressure switch 503, which senses that said pressure is within predetermined borders. The cooling till uid supplied to the tool spindle which has passed the gap seal is diverted and symbolically indicated by the arrow 504.

Skyddsluft eller spärrluft med ett tryck av minimum av 6 bar tillföres tilloppet 7 via en avstängningsventil 701 i spärrluftkretsen 7F samt en tryckvakt 702, en backventil 703, en ackumulator 704 samt en regulator 705, vilken senare reglerar det utgående trycket till öns- kat tryck. Ledningen från regulatorn 705 ansluter till åtminstone två varandra oberoende försörjningskanaler 706, vardera uppvisande en tryckvakt och ansluten till tilloppet 7 hos verktygsspindeln. Tryckvakten 702 övervakar att rätt tryck råder i kretsen 7F. I ackumula- tom 704 finns en viss mängd luft ackumulerad med ett tryck av 6-7 bar. Vid bortfall av spärrluften avkänns tryckfallet av tryckvakten 702 och inkopplas automatiskt ackumulatorn 704 i kretsen 7F, samtidigt som signal avges att energitillförseln för verktygsspindelns drift bryts. Ackumulatorn töms successivt och har en kapacitet vilken möjliggör avlägsnandet av ﬂuid från ej önskade platser hela tiden fram tills och efter det att spindeln stannat.Shielding air or shut-off air with a pressure of at least 6 bar is supplied to the inlet 7 via a shut-off valve 701 in the shut-off air circuit 7F and a pressure switch 702, a non-return valve 703, an accumulator 704 and a regulator 705, which later regulates the output pressure to desired pressure. The line from the regulator 705 connects to at least two independent supply channels 706, each having a pressure switch and connected to the inlet 7 of the tool spindle. The pressure monitor 702 monitors that the correct pressure prevails in the circuit 7F. In the accumulator 704 there is a certain amount of air accumulated with a pressure of 6-7 bar. In the event of a failure of the blocking air, the pressure drop is sensed by the pressure switch 702 and the accumulator 704 is automatically switched on in the circuit 7F, at the same time as a signal is given that the energy supply for the operation of the tool spindle is interrupted. The accumulator is gradually emptied and has a capacity which enables the removal of ﬂ uid from undesired places all the time until and after the spindle has stopped.

För kylning av spindeln - rotorn 22 - tillföres kylvätska via kretsen 16F med ett tryck av exempelvis 6 bar. Denna krets innehåller i strömningsriktningen en ﬂödesvakt 161, vilken avkänner att tillräcklig ﬂödesmängd föreligger i kretsen, en tryckvakt 162 enligt tidi- gare, en backventil 163, en ackumulator 164, en regulator 165 samt en backventil 166, in- nan denna krets ansluter till eller matar på varandra oberoende försörjningskanaler 167, vardera uppvisande en tryckvakt och ansluten till tilloppen 14, 16 hos verktygsspindeln.For cooling the spindle - the rotor 22 - coolant is supplied via the circuit 16F with a pressure of, for example, 6 bar. This circuit contains in the flow direction a ﬂ fate switch 161, which senses that there is a sufficient amount of fate in the circuit, a pressure switch 162 as before, a non-return valve 163, an accumulator 164, a regulator 165 and a non-return valve 166, before this circuit connects to or feeds on each other independent supply channels 167, each having a pressure switch and connected to the inlets 14, 16 of the tool spindle.

Ackumulatom 164 innehåller en viss mängd ﬂuid och med ett tryck av 6-7 bar. Denna ac- kumulator 164 verkar på i princip samma sätt som ackumulatorn 704 i kretsen 7F och om- besörjer sålunda, att spindeln - rotorn 22 - förses med kylvätska så länge som spindeln ro- terar. Regulatom 165 reglerar det utgående trycket till önskat tryck, exempelvis 6 bar. Kyl- vätskan lämnar spindeln via kanalen 31 (se även Fig. 5).The accumulator 164 contains a certain amount of ﬂ uid and with a pressure of 6-7 bar. This accumulator 164 operates in basically the same way as the accumulator 704 in the circuit 7F and thus ensures that the spindle - the rotor 22 - is supplied with coolant as long as the spindle rotates. The regulator 165 regulates the outgoing pressure to the desired pressure, for example 6 bar. The coolant leaves the spindle via the channel 31 (see also Fig. 5).

\\SPB\VOl..3\users\YA\DOK\word-dok\up\p337l0se.doc :vi-i 10 15 20 25 30 519 282= 8 Längst till vänster i Fig. 8 visas matningssystemet 24F för vätsketillförsel till vätskelagren 24 hos verktygsspindeln. Vätskan tillföres systemet med ett tryck av exempel- vis 100 bar och genomströmmar en tryckvakt 241, en backventil 242, en ackumulator 243, lämpligen en ﬂödesvakt 244, en backventil 245 för att sedan inledas till spindeln via åt- rninstone två varandra oberoende försörjningskanaler 246 innehållande respektive en tryck- vakt 247. De olika komponenterna har en funktion som i princip svarar mot vad som tidiga- re beskrivits i anslutning till systemen 7F och 16F. Flödesvakten 244 har till uppgift att re- gistrera att rätt mängd vätska - ﬂöde - passerar.\\ SPB \ VOl..3 \ users \ YA \ DOK \ word-dok \ up \ p337l0se.doc: vi-i 10 15 20 25 30 519 282 = 8 At the far left in Fig. 8, the feed system 24F for liquid supply to the liquid bearings 24 of the tool spindle. The liquid is supplied to the system with a pressure of, for example, 100 bar and flows through a pressure switch 241, a non-return valve 242, an accumulator 243, suitably a fate switch 244, a non-return valve 245 and then is introduced to the spindle via at least two independent supply channels 246 containing respectively a pressure switch 247. The various components have a function which in principle corresponds to what has been previously described in connection with the systems 7F and 16F. The task of the flow monitor 244 is to register that the correct amount of liquid - ﬂ fate - passes.

För reglering av hydraulsystemet, trycksättande kolvens 11 olika sidor för fast- spänning respektive lösgöring av verktyget, är anordnad hydraulkretsen 14F. Efter acku- mulatom 243 i kretsen 24F och före dess ﬂödesvakt 244 är anordnad en grenledning, i vil- ken är inkopplad en regulator 141 samt en backventil 142, varefter grenledningen ansluter till en ﬂervägsventil, en s.k. fyr-tvåventil eller kryss-parallellventil 143. Regulatom år in- ställd på ett tryck av t.ex. 60 bar. Via ventilen 143 leds trycksatt hydraulvätska ut genom åtminstone två varandra oberoende försörjningskanaler 144, utrustade med tryckvakter, och in via verktygsspindelns tillopp 14 för förskjutning av kolven 11 åt höger (se Fig.) och fast- spänning av verktyget. Under detta förlopp är den från ventilen 143 till spindelns tillopp 16 anslutna ledningen 145 tryckavlastad för avledning av hydraulﬂuidet. För lösgörande av verktyget omställs ventilen 143 på så sätt, att förbindelsen 144 tryckavlastas och ledningen 145 trycksätts. För att avkänna att ledningen 145 har önskat tryck, är en tryckvakt 146 an- ordnad i ledningen. Retur av berörda ﬂuid avleds via ledningen 147.For hydraulic system, pressurizing piston 11 different sides for clamping and detaching of the tool, the hydraulic circuit 14F is arranged. After the accumulator 243 in the circuit 24F and before its ﬂ guard 244 a branch line is arranged, in which a regulator 141 and a non-return valve 142 are connected, after which the branch line connects to a vä way valve, a so-called four-way valve or cross-parallel valve 143. The regulator is set to a pressure of e.g. 60 bar. Via the valve 143, pressurized hydraulic fluid is led out through at least two independent supply channels 144, equipped with pressure switches, and in via the tool spindle inlet 14 for displacing the piston 11 to the right (see Fig.) And clamping the tool. During this process, the line 145 connected from the valve 143 to the spindle inlet 16 is depressurized to divert the hydraulic fluid. To loosen the tool, the valve 143 is adjusted in such a way that the connection 144 is depressurized and the line 145 is pressurized. To detect that the line 145 has the desired pressure, a pressure switch 146 is arranged in the line. Returns of the affected ﬂ uid are diverted via line 147.

Från systemet 7F och efter dess regulator 705 sträcker sig via en backventil 708 en del av en grenledning 707 anslutande till systemet SF mellan dettas backventil 502 och tryckvakt 503. En annan del av grenledningen 707 ansluter via en backventil 708a till sys- temet 24F uppströms dettas försörjningskanaler 247. Grenledningen 707 ansluter vidare via en backventil 709 till systemets 14F ventil 143 liksom via en backventil 710 till systemet l6F nedströms dess backventil 166.From the system 7F and after its regulator 705, via a non-return valve 708 a part of a branch line 707 connecting to the system SF extends between its non-return valve 502 and pressure switch 503. Another part of the branch line 707 connects via a non-return valve 708a to the system 24F upstream thereof. supply ducts 247. The manifold 707 further connects via a non-return valve 709 to the valve 143 of the system 14F as well as via a non-return valve 710 to the system 16F downstream of its non-return valve 166.

Om exempelvis en felfunktion uppträder i systemet SF och trycket i detta sjunker under i exemplet 4 bar, vilket är trycket som råder i grenledningen 707 och spindelaxeln stannar, kommer luft från systemet 7F att med initialt 4 bars tryck strömma in i spindelax- elns borrning 6 för avlägsnande av kylﬂuidet ur berörda delar av spindelaxeln och för bi- \\SPB\VOL3\users\YA\DOK\Word-dok\up\p337l0sc.d0c »iiis 10 15 20 25 01519 282 9 dragande i viss mån till verktygets kylning. Backventilen 708 hindrar naturligtvis att kyl- vätskan i systemet SF intränger i grenledningen 707.If, for example, a malfunction occurs in the system SF and the pressure therein drops below in example 4 bar, which is the pressure prevailing in the branch line 707 and the spindle shaft stops, air from the system 7F will initially flow into the bore of the spindle shaft 6 with bar pressure 6 for the removal of cooling av uidet from affected parts of the spindle shaft and for bi- \\ SPB \ VOL3 \ users \ YA \ DOK \ Word-dok \ up \ p337l0sc.d0c »iiis 10 15 20 25 01519 282 9 pulling to some extent to the cooling of the tool . The non-return valve 708 naturally prevents the coolant in the system SF from penetrating into the branch line 707.

Pâ motsvarande sätt, sjunker trycket i systemet 16F under 4 bar eller annat fel upp- står och spindeln stannar, kommer luften från systemet 7F att öppna backventilen 710 och tränga undan det berörda i spindeln befmtliga ﬂuidet och i viss mån bidra till kylning av spindeln - rotorn.Correspondingly, if the pressure in the system 16F drops below 4 bar or another fault arises and the spindle stops, the air from the system 7F will open the non-return valve 710 and displace the affected part of the spindle and to some extent contribute to cooling the spindle - rotorn.

Motsvarande gäller för att vid otillåtet tryckfall eller annan felfunktion mata sys- temet 14F via backventilen 709 och ventilen 143 och eller mata systemet 24F, vid felfunk- tion, via backventilen 708a med tryckluft frân systemet 7F, för avlägsnande av otillbörligt ﬂuid.The same applies to in case of unauthorized pressure drop or other malfunction feed the system 14F via the non-return valve 709 and the valve 143 and or feed the system 24F, in case of malfunction, via the non-return valve 708a with compressed air from the system 7F, to remove improper ﬂ uid.

Nämnda tryck- och ﬂödesvakter signalerar när berörda värden ligger utanför av- sedda gränser och bryter energitilliörseln till spindelaxeln.The said pressure and des fate monitors signal when the affected values are outside the intended limits and break the energy supply to the spindle shaft.

Alternativ utformning Den här beskrivna uppfinningen är ej begränsad till exakt den redovisade utform- ningen, utan naturligtvis kan verktygsspindeln ges amian uppbyggnad. Exempelvis kan spindelaxeln 1 sträcka sig in i och upptas av den stationära delen 4, varvid spalttätriingarna kommer att befinna sig mellan demia och spindelaxeln l. I detta fall är det möjligt att för- lägga de axiella borrningarna 12a, l2b för hydraulﬂuidet i spindelaxeln 1 istället för i dragstången 3.Alternative design The invention described here is not limited to exactly the reported design, but of course the tool spindle can be given an amian structure. For example, the spindle shaft 1 can extend into and be received by the stationary part 4, the gap grooves being located between them and the spindle shaft 1. In this case it is possible to place the axial bores 12a, 12b for hydraulics in the spindle shaft 1 instead. for in the drawbar 3.

De i anslutning till det beskrivna försörjningssystemet angivna trycken är lämpliga men dock angivna endast såsom exempel och kan naturligtvis variera beroende pá olika pa- rametrar. Vid rullningslager utgår delarna 244-247 och i stället kan systemet kompletteras med smörjmedelsövervakning för rullningslagren.The pressures specified in connection with the described supply system are suitable, but are given only as examples and can of course vary depending on different parameters. In the case of rolling bearings, parts 244-247 are discontinued and instead the system can be supplemented with lubricant monitoring for the rolling bearings.

Likaså skall understrykas, att de schematiskt antydda rullnings- och vätskelagren 2 resp. 24 uppvisar pä känt sätt även axiallagerfunktion, vilken för att ej i onödan göra be- skrivningen och ritningen mera komplicerad än nödvändigt är utlämnade.It should also be emphasized that the schematically indicated rolling and liquid bearings 2 resp. 24 also exhibits, in a known manner, axial bearing function, which in order not to unnecessarily make the description and drawing more complicated than necessary has been disclosed.

\\SPB\VOL3\userS\YA\DOK\word-dok\up\p337 l0se.doc\\ SPB \ VOL3 \ userS \ YA \ DOK \ word-dok \ up \ p337 l0se.doc

Claims

10 519 282 10 Patent claims

Device of a tool spindle with a rotating drawbar (3) movable axially in the spindle shaft (1) for clamping the tool, characterized in that the rotating drawbar is mounted in dynamic bearings and with a part surrounded by at least one in relation to the axial movement of the drawbar (3) stationary coil (9), which gives a specific current fate which is different depending on the axial position of the drawbar (3) in the coil (9).

Device according to claim 1, characterized in that the opposite end of the tool of the drawbar (3) is located in the spool (9).

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the position-related information, which originates from the coil (9), is transmitted from the spindle to another unit by means of optical transmission to reduce the disturbance sensitivity.

Device according to claim 1 or 3, characterized in that the spool (9) surrounds the drawbar (3) in such a place along its length, where the drawbar exhibits deviating material properties. O: \ Translation \ YA \ DOK \ word-dok \ up \ p337lOse.d0c