DE60301560T2

DE60301560T2 - Druckluftspindel mit Mittel zum Leiten der Lagerluft zum Werkzeughaltebund

Info

Publication number: DE60301560T2
Application number: DE60301560T
Authority: DE
Inventors: Beat Ammann
Original assignee: BALLADO INVEST Inc; BALLADO INVESTMENTS Inc OBARRIO
Current assignee: BALLADO INVEST Inc; BALLADO INVESTMENTS Inc OBARRIO
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2003-02-04
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2023-02-05
Also published as: US7112019B2; EP1476668B1; AU2003247438A1; ATE304129T1; US20050126804A1; DE60301560D1; EP1476668A1; WO2003071144A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Maschinenwerkzeuge und insbesondere solche Maschinenwerkzeuge, die zum Bohren von Löchern bei sehr hohen Rotationsgeschwindigkeiten des Werkzeuges (100.000 Umdrehungen pro Minute übersteigend) vorgesehen sind.
Insbesondere betrifft die Erfindung Maschinenwerkzeuge, bei welchen zum Verhindern von Reibung zwischen dem Spindelgehäuse und den am Werkzeug befestigten rotierenden Teilen aus dem Stand der Technik bekannte aerostatische Lagerbuchsen eingefügt sind. Bei aerostatischen Lagerbuchsen werden die rotierenden Teile durch Luftpolster gelagert, die in den Luftspalten durch die kontinuierliche Einleitung eines Luftstrahles erzeugt werden, der, nachdem er, wie beschrieben, die Luftspalte durchströmt und seine Lagerfunktion ausgeübt hat, aus der Spindel durch die gleiche Öffnung wieder austritt, die in einem am freien Ende der Spindel angebrachten Flansch ausgebildet ist und durch welche auch das Werkzeughalter-Spannfutter vorsteht.
Bei der Hochgeschwindigkeits-Bohrarbeit, wie sie oben beschrieben worden ist, und insbesondere wenn Löcher in Materialien niedrigen spezifischen Gewichtes, wie den Harzen für gedruckte Schaltungsplatten, gebohrt werden, wird ein feiner Staub hochgewirbelt, der aus kleinsten dabei anfallenden Teilchen besteht, wobei der feine Staub in die radialen Schlitze eingelagert wird, die am Ende des Werkzeughalter-Spannfutters ausgebildet sind, um dieses um ein Werkzeug herum öffnen und schließen zu können. Das erfordert wiederholt Reinigungs- und Wartungsarbeiten, die unter Berücksichtigung der großen Gesamtzahl von Spindeln, wie sie üblicherweise in einem Fertigungsbetrieb verwenden werden, und unter Berücksichtigung der Häufigkeit von Bohrarbeiten eine signifikante Erhöhung der Produktionskosten bewirken. Der Grund hierfür ist, dass der oben genannte Luftstrahl, obwohl er durch die Öffnung parallel zu dem Werkzeughalter-Spannfutter austritt, danach durch Wirbel umgelenkt wird, die durch die Hochgeschwindigkeitsbewegung der Ränder und Seiten des Spannfutters erzeugt werden, und der Luftstrahl dann beginnt, sich in eine Richtung zu bewegen, die eine große radiale Komponente besitzt und somit den Luftstrahl vom Spannfutter wegleitet. Er kann deshalb keine Wirkung ausüben, die den feinen Staub von den oben erwähnten radialen Schlitzen fernhalten würde.
Das heißt, vor dem Ende des Spannfutters wird eine Zone erzeugt, in der die Luft im wesentlichen steht, so dass Körnchen des feinen Staubes sich durch diese Zone hindurchbewegen und die oben erwähnten Schlitzen erreichen und an diesen abgelagert werden können.
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat erkannt, dass dieses Problem dadurch vermieden werden kann, wenn der oben erwähnte Luftstrom durch geeignete Einrichtungen so gelenkt wird, dass er längs des Werkzeughalter-Spannfutters in einer tangentialen, annähernd parallelen Richtung zur Achse der Spindel gehalten wird, bevor er weggeleitet wird.
Zu diesem Zwecke hat der Erfinder die erfindungsgemäße Spindel vorgeschlagen, bei der Lenkeinrichtungen an ihrem Flansch angebracht sind, durch den das Werkzeughalter-Spannfutter vorsteht, wobei die Lenkeinrichtungen den Luftstrom sammeln und in eine zu dem die Schlitze enthaltenden Endabschnitt des Werkzeughalter-Spannfutters tangentiale oder auf diesen auffallende Richtung kanalisieren. Der Luftstrahl hält folglich die feinen Staubteilchen von dem Schlitzen fern, wodurch die Aufgabe gelöst wird, die Schlitze rein zu halten.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb eine Spindel, wie sie in dem nachfolgendem Anspruch 1 beschrieben ist.
Eine detailliertere Beschreibung wird nun anhand einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spindel veranschaulicht.
In der Beschreibung wird selbstverständlich auch Bezug auf die anliegenden Zeichnungen genommen. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine Spindel mit aerostatischen Lagerbuchsen gemäß dem Stand der Technik, und
2 einen Längsschnitt durch eine Spindel mit aerostatischen Lagerbuchsen gemäß der Erfindung.
1 zeigt, dass bei einer Spindel 10 gemäß dem Stand der Technik das bewegliche Teil 2, das mit dem Werkzeughalter-Spannfutter 3 materialeinstückig ausgebildet eine Rotation R ausführt, durch zwei aerostatische Lagerbuchsen 4 über zwei Luftpolster gelagert ist, die durch bekannte Verfahren mittels eines Strahles komprimierter Luft erzeugt werden, die kontinuierlich (Pfeile D) durch die Luftspalte 5 zwischen den aerostatischen Lagerbuchsen 4 und dem beweglichen Teil 2 strömt. Der Luftstrahl strömt dann aus der Spindel 10 durch eine koaxiale Öffnung 6 hinaus, die in einem Flansch 7 ausgebildet ist, durch den das Werkzeughalter-Spannfutter 3 aus dem Gehäuse 10c der Spindel 10 vorsteht. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, schlägt der oben erwähnte Luftstrahl nach dem Austritt aus der Öffnung 6 eine Richtung (die ebenfalls durch die Pfeile D bezeichnet ist) ein, die eine signifikante radiale Komponente besitzt und die bewirkt, dass sich der Luftstrahl von dem Endabschnitt des Werkzeughalter-Spannfutters 3 und dessen radialen Schlitz 3t wegbewegt. Der Luftstrahl kann deshalb keine Wirkung ausüben, die die feinen (nicht gezeichneten) Staubteilchen von den Schlitzen fernhalten würde.
2 zeigt andererseits eine Spindel 1 gemäß der Erfindung, die im Prinzip der oben beschriebenen Spindel ähnlich ist und die gleichen Bauteile, nämlich ein Gehäuse 1c und zwei aerostatische Lagerbuchsen 3 besitzt, die das dargestellte bewegliche Teil 2 lagern, das zu seiner Rotation R einstückig mit einem Werkzeughalter-Spannfutter 3 ausgebildet ist, das die radialen Schlitze 3t enthält. Bei der Spindel 1 gemäß der Erfindung sind jedoch Lenkeinrichtungen, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Kappe 8 bestehen, zur Außenseite des Flansches 7 (der ähnlich dem oben zum Stand der Technik beschriebenen Flansch ist) koaxial angebracht. Diese Lenkeinrichtungen sammeln den Luftstrahl (dessen Richtung in diesem Fall durch den Buchstaben E bezeichnet ist) und kanalisieren ihn tangential zu dem oder in einer leicht einfallenden Weise hin zum Endabschnitt des Werkzeughalter-Spannfutters 3, das die oben erwähnten radialen Schlitze 3t enthält, wobei das Spannfutter aus der Kappe 8 geringfügig aber ausreichend vorsteht, um das Spannfutter öffnen und das (nicht dargestellte) Werkzeug ausspannen zu können, ohne dass dies durch das Vorhandensein der Kappe 8 behindert wird.
Wie aus 2 ersichtlich ist, behält der Luftstrahl, der durch den Spalt zwischen der Kappe 8 und dem Werkzeughalter-Spannfutter 3 austritt, die Richtung E bei, die tangential zum Endabschnitt des die radialen Schlitze 3t aufweisenden Spannfutters oder in einer leicht auf den Endabschnitt einfallenden Weise ausgerichtet ist, wodurch verhindert wird, dass Staubteilchen in die Schlitze eindringen und in diesem eingelagert werden.

Claims

Spindel (1), bei der das bewegliche Teil (2), das am Werkzeughalter-Spannfutter (3) befestigt ist, durch eine oder mehrere aerostatische Lagerbuchsen (4) an Luftpolstern gelagert ist, die durch einen Strahl komprimierter Luft erzeugt werden, der kontinuierlich entlang eines Luftspaltes (5) zwischen den aerostatischen Lagerbuchsen (4) und dem beweglichen Teil (2) zirkuliert und aus der Spindel (1) durch die gleiche koaxiale Öffnung 86) austritt, die in einem Flansch (7) ausgebildet ist und durch welche auch das oben erwähnte Werkzeughalter-Spannfutter (3) aus der Spindel (1) vorsteht, wobei die Spindel dadurch gekennzeichnet ist, dass an der Außenseite des Flansches (7) Lenkeinrichtungen (8) zum Sammeln der aus der oben erwähnten Öffnung (6) austretenden Luft angebracht sind, die die Luft in eine Bewegungsrichtung (E) nach außen ausrichten, die tangential zu dem oder auffallend auf den Endabschnitt (3t) des Werkzeughalter-Spannfutters (3) und annähernd parallel zur Achse der Spindel (1) ist.
Spindel nach Anspruch 1, bei der die Lenkeinrichtungen die Gestalt einer geformten Kappe (8) besitzen, die an der Außenseite des Flansches (7) in Bezug zum Werkzeughalter-Spannfutter derartig befestigt sind, dass mindestens ein Teil des Spannfutters an der Außenseite frei bleibt.