DE2101894B2

DE2101894B2 - Spann- und Lösevorrichtung für Werkzeuge mit konischem Schaft an Werkzeugmaschinen mit umlaufender Werkzeugspindel

Info

Publication number: DE2101894B2
Application number: DE2101894A
Authority: DE
Inventors: Primo Ivrea Turin Serra (Italien)
Original assignee: Ing C Olivetti and C SpA
Current assignee: Telecom Italia SpA
Priority date: 1970-01-16
Filing date: 1971-01-15
Publication date: 1979-10-25
Also published as: US3684303A; GB1333872A; FR2076132B1; CH512954A; DE2101894C3; FR2076132A1; DE2101894A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Spann- und Lösevorrichtung für Werkzeuge mit konischem Schaft an Werkzeugmaschinen mit umlaufender Werkzeugspindel mit einer innerhalb der Werkzeugspindel axial verschiebbaren Schubstange und einem mit der Schubstange verbundenen Verriegelungskopf, der mit dem Werkzeug mittels in Querbohrungen einer zum Verriegelungskopf axial verschiebbaren Buchse geführten, in zugeordnete Aussparungen des Werkzeugs bzw. Werkzeughalters eingreifenden Verriegelungselementen kuppelbar ist. Derartige Vorrichtungen finden insbesondere bei Werkzeugmaschinen Anwendung, bei welchen das Wechseln der Werkzeuge vollautomatisch und in sehr kurzer Zeit erfolgen soll.

Die bekannten Vorrichtungen der in Betracht kommenden Art sind normalerweise innerhalb der ^M Spindel angeordnet und mit Einrichtungen versehen, welche in einer ersten Phase des Einspannvorgangs an den konischen Schaft eines Werkzeugs mit einem innen angeordneten Sitz angreifen, der sich in der Spindel befindet, und die in einer zweiten Phase eine axiale ^b5 Kraft bzw. einen Zug auf diese ausüben, um den Werkzeugschaft in dichte Anlage an den konischen Sitz in der Spindel zu bringen. Diese Vorrichtungen, welche mittels einer innerhalb der Spindel angeordneten verschiebbaren Schubstange betätigt werden, weisen notwendigerweise eine Buchse auf, die relativ zur Spindel und zur Schubstange axial beweglich ist, wobei die Buchse mittels einer Feder elastisch mit der Schubstange gekuppelt ist und durch die Feder gegen einen Anschlag an der Spindel angedrückt wird. Am Ende der Schubstange, welche in den konischen Sitz der Spindel hineinragt, sind Rasten vorgesehen, in welche in der »Offen«-Stellung der Spannvorrichtung die Verriegelungselemente in Form von Kugeln zum Teil eintreten. Diese Kugeln lagern in Bohrungen in der Buchse. Der konische Schaft des Werkzeugs ist mit einer das Ende der Buchse aufnehmenden axialen Bohmng versehen, in weiche eine ringförmige Nut einmündet, die in der Höhenlage mit den Bohrungen in der Buchse fluchtet. Wenn kein Werkzeug an der Spindel eingespannt ist, liegt die Buchse an einem Anschlag an der Spindel an und die Schubstange befindet sich in einer Stellung, die relativ zur Buchse ein Zurückbewegen der Verriegelungskugeln erlaubt Wenn jedoch ein Werkzeug an der Spindel eingespannt werden soll, wird die Schubstange axial verschoben, wobei die Schubstange mit dem Werkzeug verriegelt wird.

Diese bekannten Vorrichtungen zum Festspannen von Werkzeugen an der Spindel einer Werkzeugmaschine haben den Nachteil, daß das Einziehen des Werkzeugschaftes gegen den Sit2 in der Spindel mit einer relativ hohen Geschwindigkeit erfolgt, wodurch unerwünscht harie Schläge ausgelöst werden, welche ernsthafte Beschädigungen verursachen können. Würde dagegen die Schubstange und damit der Werkzeugschaft langsamer bewegt, um die auftretenden Schläge wesentlich zu mildern, so wird die Zeit zum Einspannen des Werkzeugs dann unvertretbar lang.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zuvor erwähnten wesentlichen Nachteile bekannter Spann- und Lösevorrichtungen zu vermeiden.

Die Lösung dieser Aufgabe besteh» erfindungsgemäß darin, eine gattungsgemäße Spann- und Lösevorrichtung in der Weise auszubilden, daß die Buchse in axialem Abstand von den Querbohrungen mit weiteren Querbohrungen zur Aufnahme von Mitnehmerkugeln versehen ist, die von einem mit der Schubstange verbundenen Kegel beaufschlagbar und an eine an die Querbohrungen anschließende, gegenüber der Spindel feststehende konische Fläche andrückbar sind, wobei der Kegel erst nach der Verschiebung der Verriegelungselemente wirksam ist.

Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäß ausgebildeten Spann- und Lösevorrichtung ergeben sich ajs den Merkmalen der Unteransprüche.

In Fig. I bis 3 der Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematised dargestellt, welches nachfolgend im einzelnen erläutert ist. Es zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung in ihrer »Offen«-Stellung, in welcher ein Werkzeug an die Spindel angesetzt oder von ihr abgezogen werden kann;

Fig.2 einen zweiten Axialschnitt durch die Vorrichtung entsprechend demjenigen nach Fig. 1, wobei sich die bewegbaren Teile in der Stellung am Ende der ersten Phase des Einspannvorgangs des Werkzeugs befinden;

F i g. 3 einen dritten Axialschnitt gemäß F i g. I und 2, wobei sich die bewegbaren Teile der Vorrichtung am

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Ende der zweiten Phase des Einspannyorgangs befinden, in walchem das Werkzeug an der Spindel fest eingespannt ist

Die gemäß der Erfindung ausgebildete Spann- und Lösevorrichtung für Werkzeuge mit konischem Schaft ist in der umlaufenden Spindel 1 einer Werkzeugmaschine angeordnet Die Spindel ist an ihrem Einspannende mit einer konischen Bohrung 2 versehen, die der Aufnahme eines konischen Schafts 3 eines Werkzeugs oder eines Werkzeughalters 4 dient Die Stirnfläche der Spindel 1 kann mit Mitnehmerklauen 5 versehen sein.

Die Spann- und Lösevorrichtung besteht aus der Schubstange 6, weiche mit ihrem Gewindebolzen 7 mit einem Stößel 8 verschraubt ist, der in einer Spindelbohrung 9 axial verschiebbar ist Die Schubstange 6 ist mit einem zum Werkzeug hin sich erweiternden Kegel 10 versehen und weist einen zylindrischen Schaft 11 auf und ist in einer mit radialen Bohrungen 13 und 14 versehenen Buchse 12 axial beweglich gelagert In den Bohrungen 13 und 14 der Buchse 12 sind Kugeln 15 und ;>o 16 gelagert

In der in Fig. t dargestellten »Offen«-Steliung der Vorrichtung liegen die Kugeln 15 an einem zylindrischen Teil 17 der Schubstange 6 an, während die Kugeln 16 in Rasten 18 im zylindrischen Schaft 11 eingetreten sind. Die Buchse 12 stützt sich auf einem Ring 19 ab, welcher in der Spindelbohrung 9 mittels eines Sicherungsrings 20 axial gesichert ist. Die Buchse 12 wird durch eine Schraubenfeder 21 gegen den Ring 19 gedrückt, die sich an einer Schulter einer in der Spindelbohrung 9 anliegenden Buchse 22 abstützt.

Die Buchse 12 ist innerhalb einer in der Spindelbohrung 9 ortsfesten Hülse 23 axial verschiebbar. Die innere Stirnfläche 24 der Hülse 23 ist konisch ausgebildet und befindet sich im wesentlichen in Höhe der radialen Bohrungen 13 in der Buchse 12, in welchem die Kugeln 15 gelagert sind.

Der konische Schaft 3 des Werkzeughalters 4 ist mit einer das äußere Ende der Buchse 12 aufnehmenden axialen Bohrung 25 versehen, die eine Ringnut 26 in Höhe der Bohrungen 14 in der Buchse 12 bzw. der in diesen liegenden Kugeln 16 aufweist.

In der in Fig. 1 dargestellten »Offenw-Siellung der Vorrichtung ist der Stößel 8 mit der Schubstange 6 gegenüber der Buchse 12 nach außen verschoben, so daß der konische Schaft 3 eines Werkzeuges oder Werkzeughalters 4 in die konische Bohrung 2 der Spinde! 1 eingeschoben oder aus ihr herausgezogen werden kann. Dieser Vorgang erfolgt normalerweise vollautomatisch. ^r>n

Um das in die Spindelbohrung 2 eingesetzte Werkzeug festzuspannen, wird der Stößel 8 zurückgezogen. Während der ersten Phase der Verschiebung der Stößels 8 wird die mit diesem fest verbundene Schubstange 6 mit ihrem Schaft 11 mitgenommen und die Buchse 12 bleibt in Anlage am Ring 19, Infolge der Bewegung des zylindrischen Schaftes 11, relativ zur Buchse dabei, werden die Kugeln 16 aus ihren Rasten 18 heraus und in radialer Richtung nach außen in die Ringnut 26 des konischen Schaftes 3 hineingedrückL Am Ende der ersten Phase dieser Bewegung (Wegsirekke Ci in F i g. 2) kommt der Kegel 10 der Schubstange 6 mit den Kugeln 15 in Kontakt

Während der zweiten Phase der Verschiebung des Stößels 8 drückt der Kegel 10 die Kugeln 15 in den Bohrungen 13 in der Buchse 12 radial nach außen. Da nun aber die Kugeln 15 auf der konischen Stirnfläche 24 der Hülse 23 aufliegen, wird bei weiterem Zurückziehen des Stößels 8 unter der Wirkung der Kugeln 15 die Buchse 12 gegen die Wirkung der Feder 21 vom Ring 19 abgehoben (Wegstrecke Ci in F i g. J_r Hierbei bewegen sich die Kugein 16 zusammen mit der Fuchse 12 axial nach innen, bis sie an der Schulter der Ringnut 26 sicher anliegen und den konischen Schaft 3 fest in die konische Bohrung 2 der Spindel 1 hineinziehen. Während der zweiten Phase der Bewegung des Stößels 8 ist die Bewegungsgeschwindigkeit der Buchse 12 wesentlich langsamer als die des Stößels 8 bzw. der Schubstange 6.

Im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels erfolgt auf eine axiale Verschiebung Ci des Stößels 8 eine geringere Verschiebung C3 der Buchse 12. Das Verhältnis der Geschwindigkeit der Buchse 12 zum Stößel 8 ist geringer als 1:1 und kann verändert werden, während die Abmessungen der Vorrichtung gleichbleiben können, da nur ein einfaches Verändern des Steigungswinkels dss Kegels 10 und/oder der konischen Stirnfläche 24 erforderlich ist Ein Verhältnis von etwa 0,5 :1 hat sich als besonders geeignet erwiesen und ist mit den Abmessungen zu erreichen, vie im dargestellten Ausführungsbeispiel enthalten sind.

In der zweiten Phase der Verschiebung des Stößels 8 wiru die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugschaftes 3 merklich langsamer als die des Stößels 8, wodurch Schläge und daher Beschädigungen, die während des Einspannens auftreten können, weitgehend reduziert werden.

Um das Werkzeug aus seiner Einspannung zu lösen und auszuwerfen, wird der Stößel 8 lediglich nach außen bewegt und der Bewegungsablauf erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 21 Ol

1. Spann- und Lösevorrichtung für Werkzeuge mit konischem Schaft an Werkzeugmaschinen mit umlaufender Werkzeugspindel mit einer innerhalb der Werkzeugspindel axial verschiebbaren Schubstange und einem mit der Schubstange verbundenen Verriegelungskopf, der mit dem Werkzeug mittels in Querbohrungen einer zum Verriegelungskopf axial verschiebbaren Buchse geführten, in zugeordnete Aussparungen des Werkzeuges bzw. Werkzeughalters eingreifenden Verriegelungselementen kuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (12) in axialem Abstand von den Querbohrungen (14) mit weiteren Querbohrungen (13) zur Aufnahme von Mitnehmerkugeln (15) versehen ist, die von einem mit der Schubstange (6, 8) verbundenen Kegel (10) beaufschlagbar und an eine an die Querbohrungen (13) anschließende, gegenüber der Spindel (1) feststehende konische Fläche (24) andrifckbar sind, wobei der Kegel (10) erst nach der Verschiebung der Verriegeiungselemente (16) wirksam ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial bewegbare Buchse (12) von einer sich an der Spindel (1) abstützenden Feder (21) nach außen in Richtung auf das Werkzeug oder den Werkzeughalter (4) beaufschlagt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Fläche (24) die innere Stirnfläche einer die Buchse (12) umgebenden Hülse (23) is;, welche sich auf einem gegenüber der Spindel (1) festgelegten Ring', 19) abstützt, der einen Anschlag für die Buchse (12) bildet

4. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerkugeln (15) innerhalb der konischen Fläche (24) der gegenüber der Spindel feststehenden Hülse (23) und außerhalb der konischen Fläche des mit der Schubstange (6,8) verbundenen Kegels (10) angeordnet sind. -»ο