WO2003022492A1

WO2003022492A1 - Vorrichtung zur betätigung einer spannzange

Info

Publication number: WO2003022492A1
Application number: PCT/EP2002/010021
Authority: WO
Inventors: Harald Heinrich
Original assignee: Deckel Maho Geretsried Gmbh
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2003-03-20
Also published as: DE20114812U1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Betätigung der Spannzange einer Fräs- und Bohrspindel, die einen auf das Ende der Spannstange (2) einwirkenden Stössel (8) und eine mit dem Stössel kinematisch gekoppelte Antriebseinheit zum Bewegen des Stössels in seiner Längsachse aufweist. Zum Erhalt einer hohen Zuverlässigkeit auch bei sehr schnellen Öffnungs- und Schliefssvorgängen mit technisch einfachen kostengünstigen Mitteln enthält erfindungsgemäss die Antriebseinheit einen Elektromotor (12) und einen auf den Stössel einwirkenden Kurventrieb (4, 5), der zweckmässig als auf das Ende der Spannstange (2) einwirkender Drehnocken (4) ausgebildet ist.

Description

Vorrichtung zur Betätigung einer Spannzange

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung der Spannzange einer Fräs- und Bohrspindel mit einem auf das Ende der Spannstange einwirkenden Stößel und einer mit dem Stößel kinematisch gekoppelten Antriebseinheit zum Bewegen des Stößels in seiner Längsachse.

In den Arbeitsspindeln von Fräs- und Bohrmaschinen sind die regelmäßig als Werkzeugkegel ausgeführten Werkzeughalter in einer hohlkegelförmigen Ausnehmung am vorderen Spindelende eingespannt. Hierfür wird eine allgemein als Spannzange bezeichnete Baueinheit verwendet, die eine in der Spindelachse verlaufende Spannzange mit Greifklauen an ihrem äußeren Ende aufweist. Diese Spannstange wird durch hohe Federkraft, die meist von einem Tellerfederpaket erzeugt wird, in ihrer inneren Position gehalten, in welcher sich die Greifklauen in ihrer Wirkstellung befinden. Die Federkraft kann mehrere Tonnen betragen. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß ein in die kegelförmige Aufnahme der Spindel eingeführter Werkzeugkegel ständig und mit hoher Federkraft in fester Anlage an den konischen Innenwänden der Ausnehmung gehalten bzw. festgespannt wird. Zur Freigabe des Werkzeugkegels beim Ausbau bzw. Wechsel eines Werkzeuges muß die Spannzange innerhalb einer kurzen Zeitspanne von nur wenigen Sekunden gelöst werden, was durch eine Ausschiebebewegung der Spannstange gegen die Federkraft erfolgt. Hierzu werden bisher Antriebsemheiten eingesetzt, die entweder hydraulische oder pneumatische Druckzylinder besitzen, deren ausfahrbare Teile bei Druckmittelbeaufschlagung die Bewegung der Spannstange zum Freigeben des Werkzeugkegels gegen die nach wie vor wirksame Federkraft herbeiführen. Obgleich derartige Druckmittelzylinder seit langem mit gutem Erfolg in der Praxis eingesetzt werden, haben derartige Antriebssysteme doch einige Nachteile. Hierzu gehört beispielsweise der doch erhebliche technische Aufwand der Zu- und Ableitung der ja unter hohem Druck stehenden Fluide. Darüber hinaus haben sich verschiedentlich durch z.B. Leckagen oder aber unzureichende

Druckerzeugung verursachte Druckabfälle in den Zylindern ergeben, die dazu führten, daß die Werkzeugwechsel nicht in der gewünschten Weise erfolgen konnten, was mitunter längere Stillstandzeiten der gesamten Maschine zur Folge hatte.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Betätigung der Spannzange einer Fräs- und Bohrspindel zu schaffen, die bei geringeren Kosten mit erhöhter Zuverlässigkeit funktioniert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Antriebseinheit einen Elektromotor und einen auf den Stößel einwirkenden Kurventrieb enthält.

Bei der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung wird somit eine elektro-mechanische Antriebseinheit verwendet, deren Elektromotor verschiedenartig, z.B. als sog. Getriebemotor, ausgebildet sein kann. Derartige E-Motoren sind in den geeigneten Ausführungen kostengünstig im Handel erhältlich. Ferner enthält die Antriebseinheit einen Kurventrieb, der die Drehbewegung des Motors bzw. Getriebes in eine Drehbewegung in der Längsachse der Spannstange umsetzt. Durch entsprechende Auslegung des Kurventriebes lassen sich ohne weiteres die zum Lösen der Spannzange gegen die Federkraft notwendigen hohen Kräfte erzielen.

Besondere Vorteile der erfindungsgemäßen Antriebseinheit ergeben sich einmal durch die technisch einfache Energiezufuhr zum Motor, die durch handelsübliche Elektrokabel erfolgen kann. Auch zur Steuerung des Motors sind übliche und kostengünstige Steuerelemente von nur geringen Abmessungen geeignet. Der zur Umsetzung des Motordrehmomentes in die Vorschubbewegung der Spannstange verwendete Kurventrieb enthält konstruktiv einfache und robuste Bauteile, die eine geringe Störanfälligkeit des gesamten Übertra- gungssystems gewährleisten. Darüber hinaus besteht bei der bevorzugten Anwendung eines Drehnockens die Möglichkeit, den Ablauf einer Vor- bzw. Ausschubbewegung der Spannstange durch eine geeignete Formgebung der Nockenbahn zu optimieren und z.B. schlagartige Beanspruchungen zu vermeiden. Unter Verschleiß- und Reibungsgesichtspunkten wird zweckmäßig eine Zwischenrolle eingesetzt, auf welcher die Mantelfläche des Nockens abläuft, wobei diese Zwischenrolle in seitlichen Schenkeln des Stößels drehbar gelagert sein sollte.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung in sche- matischer Stirnansicht;

Fig. 2 die Betätigungsvorrichtung nach Fig. 1 in schematischer

Seitenansicht. Die dargestellte Betätigungsvorrichtung ist am oberen Endteil eines Spindelgehäuses 1 angeordnet, in welchem die üblichen Bauteile der Arbeitsspindel, wie z.B. die Spannstange 2, die - nicht dargestellte - Spannfeder in Form von Tellerfederpaketen usw., untergebracht sind. Im Gehäuse 3 der Betätigungsvorrichtung ist ein Drehnocken 4 gelagert, der mit seiner Mantelfläche auf der Mantelfläche einer Zwischenrolle 5 läuft. Diese Zwischenrolle ist in zwei vertikalen Seitenschenkeln 6, 7 eines Stößels 8 drehbar gelagert. Dieser Stößel 8 stützt sich mit seiner ebenen Endfläche 9 auf der Endfläche der Spannstange 2 ab.

Mit der Welle 10 des Drehnockens 4 ist ein Antriebsrad 11 fest verbunden, welches das Ausgangselement eines - im einzelnen nicht dargestellten - Untersetzungs- und Umlenkgetriebes darstellt. Dieses Treibrad 11 steht ggf. über weitere Getriebeelemente mit der Ausgangswelle eines Elektromotors 12 in kinematischer Antriebsverbindung.

Der Elektromotor 12 und das Getriebe sind so ausgelegt, daß der Drehnocken 4 bei Aktivierung des Elektromotors eine Teilumdrehung ausführt, durch die der Stößel 8 und damit die Spannstange 2 aus ihrer dargestellten obersten Position in eine untere Lösestellung verschoben wird. Diese Stellung ist dann erreicht, wenn der Teil des Drehnockens mit dem größten Abstand zur Drehachse 10 die Zwischenrolle kontaktiert. Durch entsprechende Auslegung der erfindungsgemäßen Bauteile der Antriebseinrichtung kann die zum Lösen eines Werkzeugkegels benötigte Zeitspanne um einige Sekunden verkürzt werden, was sich bei häufigen Werkzeugwechseln in für die Serienproduktion ausgelegten Bearbeitungszentren vorteilhaft durch eine merkbare Verkürzung der "Span-zu-Span-Zeiten" auswirkt.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können statt des Drehnockens 4 andere Kurventriebe eingesetzt werden, solange diese die notwendige Kraftübersetzung und auch die gewünschten Hubbewegungen innerhalb kürzester Zeitspannen erfüllen. Beispielsweise sind Doppelexzenter oder auch Kurbeln bei entsprechender Auslegung möglich.

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Betätigung der Spannzange einer Fräs- und Bohrspindel mit einem auf das Ende der Spannstange (2) einwirkenden Stößel (8) und einer mit dem Stößel kinematisch gekoppelten Antriebseinheit zum Bewegen des Stößels in seiner Längsachse, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit einen Elektromotor (12) und einen auf den Stößel einwirkenden Kurventrieb (4, 5) enthält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (12) mit einem Untersetzungsgetriebe integriert ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurventrieb einen Drehnocken (4) enthält, dessen Mantelfläche auf einer Zwischenrolle (5) abläuft.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehnocken (4) mit der Welle eines Getrieberades (11) fest verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenrolle (5) in seitlichen Schenkeln (6, 7) des Stößels (8) drehbar gelagert ist.