DE69711737T2

DE69711737T2 - Hauptspindeleinrichtung für Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE69711737T2
Application number: DE69711737T
Authority: DE
Inventors: Shuji Fujita; Kyuichi Sato
Original assignee: Niigata Engineering Co Ltd
Current assignee: Niigata Machine Techno Co Ltd
Priority date: 1996-02-01
Filing date: 1997-01-28
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2017-01-29
Also published as: JP3785544B2; EP0787549B1; EP0787549A1; KR100201568B1; CN1074338C; JPH09207010A; KR970061436A; US5860776A; CN1162515A; DE69711737D1; TW357110B

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Hauptspindelvorrichtungen zur abnehmbaren Befestigung von Werkzeugen an den Spindeln von Werkzeugmaschinen.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Als eine herkömmliche Hauptspindelvorrichtung für Werkzeugmaschinen ist die in Fig. 8 dargestellte Art allgemein bekannt. Diese Hauptspindelvorrichtung ist in eine Hauptspindel 31 eingesetzt und besteht aus einer rohrförmigen Zugstange 32, die sich in der in Fig. 8 gezeigten Ansicht nach rechts und links mittels eines Bewegungsmittels, eines am Kopf der Zugstange 32 befestigten Rohrgliedes 33 und einer auf dem Außenumfang des Rohrgliedes 33 angebrachten Spannzange 34 mit einem aufweitbaren Durchmesser bewegt. Druckzuführungsflächen 33a und 33b, die sich in Annäherungsrichtung zum Kopf allmählich erweitern, sind an der äußeren Umfangsoberfläche des Rohrgliedes 33 gebildet, Druckaufnahmeflächen 34a und 34b, die sich in Annäherungsrichtung zum Kopf allmählich erweitern, sind auf der inneren Umfangsoberfläche der Spannzange 34 gebildet und ein Verankerungsteil 34c ist auf der äußeren Umfangsoberfläche der Spannzange 34 gebildet.
Wird ein Werkzeug an der Hauptspindelvorrichtung befestigt, wird zuerst der Werkzeughalter T in ein Befestigungsloch 31a in der Hauptspindel 31 eingesetzt und ein Kühlmittelverbindungsrohrstück Ta wird auf dem Rohrglied 33 angebracht (siehe die obere Hälfte von Fig. 8). Dann werden nach Bewegen der Zugstange 32 in Fig. 8 nach rechts die Druckaufnahmeflächen 34a und 34b gegen die Druckzuführungsflächen 33a und 33b gepreßt, so daß der Durchmesser der Spannzange 34 aufgeweitet wird. Die Folge ist, daß der Verankerungsteil 34c mit dem Verankerungsende Tb des Werkzeughalters T in Eingriff kommt, so daß der Werkzeughalter T an der Hauptspindel 31 verankert wird, wie in der unteren Hälfte von Fig. 8 gezeigt ist.
Die vorstehend beschriebene herkömmliche Hauptspindelvorrichtung hat jedoch einen Aufbau, bei dem das Kühlmittelverbindungsrohrstück Ta auf dem Rohrglied 33 angebracht wird, wenn der Werkzeughalter T in das Befestigungsloch 31a der Hauptspindel 31 eingesetzt wird. Aus diesem Grund muß das Werkzeug T linear und genau bewegt werden, um mit der Mittelachse der Hauptspindel 31 (Rohrglied 33) zu fluchten. Wenn ein automatisches Werkzeugaustauschgerät verwendet wird, das Werkzeuge in das Befestigungsloch 31a der Hauptspindel 31 entlang einem krummen Weg einsetzt, muß deswegen die Lücke zwischen dem Kühlmittelverbindungsrohrstück Ta und dem Rohrglied 33 verbreitert werden, wodurch es schwierig wird, das Kühlmittel abzudichten.
Zusätzlich veranlaßt das Einziehen der Zugstange 32 bei der vorher beschriebenen herkömmlichen Hauptspindelvorrichtung die Spannzange 34 zum Aufweiten und den Werkzeughalter T zum gleichzeitigen Berühren der Hauptspindel 31. Deswegen wird das maximale Einziehungsausmaß der Zugstange 32 durch das Einziehungsausmaß der Spannzange 34 und das Endeinsetzungsausmaß des Kühlmittelverbindungsrohrstückes Ta in das Rohrglied 33 eingeschränkt. Demzufolge wird es schwierig, die Vergrößerungsfähigkeit durch Reduzieren des Neigungswinkels zwischen den Druckzuführungsflächen 33a und 33b und den Druckaufnahmeflächen 34a und 34b zu steigern. Da die Klemmtoleranz zwischen den Druckzuführungsflächen 33a und 33b und den Druckaufnahmeflächen 34a und 34b durch die Breiten der Lücken A und B bestimmt wird, verschwinden überdies die Lücken A und B und ein Verklemmen wird nicht möglich, wenn die Positionen der fett gezeichneten Linien in Fig. 8 nicht fluchten. Eine gute Arbeitsgenauigkeit ist somit ein zwingendes Erfordernis.
Darüber hinaus wird eine Tellerfeder verwendet, um die Verankerungskraft der Spannzange 34 auf den Werkzeughalter T durch Zunahme der Einziehung der Zugstange 32 zu verstärken, aber dies macht Vibrationen wahrscheinlicher, die während der Hochgeschwindigkeitsrotation des Werkzeugs auftreten, weil die Tellerfeder 35 ein nicht-durchgehendes Element ist. Wenn die Werkzeuge von der Hauptspindel 31 durch Zusammenziehen der Spannzange 34 entfernt werden, verursacht zusätzlich eine Hysterese eine große notwendig werdende Rückstellkraft und das Arbeitsausmaß nimmt zu. Darüber hinaus haben Tellerfedern 35 eine vergleichsweise kurze Lebensdauer und ihre Wartung erfordert Arbeitsaufwand.
Auf der anderen Seite ist die Führungsgenauigkeit von automatischen Werkzeugaustauschvorrichtungen vergleichsweise gering und der Werkzeugeinsetzweg in bezug auf die Hauptspindel 31 bekommt leicht eine Fehlausrichtung bezüglich der Mittelachse des Rohrgliedes 33. Demzufolge neigen die innere Umfangsoberfläche des Rohrgliedes 33 und des daran befestigten Abdichtgliedes 36 dazu, schnell ausgeschlagen zu werden, und zwar nicht nur im Fall der vorher beschriebenen Werkzeugaustauschvorrichtungen, die einen krummen Einsetzweg verfolgen, sondern auch im Fall von Werkzeugaustauschvorrichtungen mit linearen Einsetzwegen, und diese erfordern auch Wartungsarbeitsaufwand.
EP-A-0 339 321, welche den wichtigsten Stand der Technik darstellt, zeigt eine Hauptspindelvorrichtung für Werkzeugmaschinen, die Klemmbacken mit Druckaufnahmeflächen, die im Durchmesser in Annäherungsrichtung zur Kopfseite allmählich zunehmen und die auf einer inneren Umfangsoberfläche der Klemmbacken gebildet sind, und einen Verankerungsteil auf der äußeren Umfangsoberfläche der Klemmbacken zum Verankern eines Werkzeughalters an einer Hauptspindel durch Aufweiten der Klemmbacken umfaßt, so daß der Verankerungsteil mit einer inneren Umfangsoberfläche des in ein Befestigungsloch der Hauptspindel eingesetzten Werkzeughalters in Eingriff kommt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bietet eine Hauptspindelvorrichtung für Werkzeugmaschinen, die eine Spannzange mit einem Verankerungsteil auf der äußeren Umfangsoberfläche zum Verankern eines Werkzeughalters an einer Hauptspindel durch Aufweiten der Spannzange umfaßt, so daß der Verankerungsteil mit einer inneren Umfangsoberfläche des in ein Befestigungsloch der Hauptspindel eingesetzten Werkzeughalters in Eingriff kommt, wobei Druckaufnahmeflächen, die im Durchmesser in Annäherungsrichtung zur Kopfseite hin allmählich abnehmen, auf einer inneren Umfangsoberfläche der Spannzange ausgebildet sind; die Hauptspindel ist mit einer Stößelstange versehen, die zur Werkzeugseite hin vorrücken kann und Druckzuführungsflächen, die in Annäherungsrichtung zu einer Kopfseite hin allmählich im Durchmesser abnehmen, sind auf einer äußeren Umfangsoberfläche der Stößelstange gebildet und drücken auf die Druckaufnahmeflächen der Spannzange, um die Spannzange aufzuweiten.
In diesem Fall ist vorzugsweise ein rohrförmiges Anschlußstück auf einem Kopfteil der Stößelstange zum Anschließen eines Kühlmittelverbindungsrohrstückes des Werkzeughalters mittels Vorrücken der Stößelstange gebildet, die die Spannzange aufweitet.
Vorzugsweise kann sich darüber hinaus die Spannzange in Axialrichtung der Hauptspindel bewegen und sind Spannzangeneinziehmittel zum Einziehen der Spannzange, wenn die Stößelstange zum Aufweiten der Spannzange vorgerückt wird, zwischen der Stößelstange und der Spannzange vorgesehen.
Bei einer anderen Ausgestaltung der Hauptspindelvorrichtung für Werkzeugmaschinen nach der Erfindung ist das Anschlußstück mit einem Ventil versehen, das zu einer Kopfseite hin mittels einer Druckfeder vorgespannt ist, um das Anschlußstück abzusperren, und das Anschlußstück öffnet, indem es zusammen mit dem Anschluß zum Kühlmittelverbindungsrohrstück zu einer Fußseite hin gestoßen wird.
In diesem Fall umfassen die Spannzangeneinziehmittel eine einziehungsverjüngte Oberfläche, die zusammen mit der Stößelstange vorgerückt wird; ein Stoppglied, das so angebracht ist, daß das Vorrücken der Hauptspindel gestoppt wird; ein durch das Stoppglied gehaltenes bewegliches Glied, das sich in einer radialen Auswärtsrichtung der Stößelstange bewegen kann, wenn es durch die einziehungsverjüngte Oberfläche durch Vorrücken der Stößelstange gestoßen wird; ein Einziehglied, das sich in Axialrichtung der Hauptspindel bewegen kann, wenn es durch die Spannzange gestoßen wird, und mit der Spannzange zusammen bei der radialen Auswärtsbewegung des beweglichen Gliedes durch Vorrücken der Stößelstange einzieht; und Vorspannmittel zum Vorspannen des Einziehgliedes in der Vorrückrichtung.
Als Alternative können die Spannzangeneinziehmittel ein zylindrisches Einziehglied, das an der Spannzange so befestigt ist, daß es sich in Axialrichtung der Hauptspindel bewegen kann, und in das die Stößelstange in luftdichter Weise eingesetzt ist; ein Stoppglied, das an der Hauptspindel so befestigt ist, daß das Vorrücken gestoppt wird, in das die Stößelstange in luftdichter Weise eingesetzt ist und das in das Einziehglied in luftdichter Weise und so eingesetzt ist, daß es sich relativ zum Einziehglied bewegen kann; und eine zwischen dem Einziehglied und dem Stoppglied gebildete Zylinderkammer, in welcher Flüssigkeit eingeschlossen ist, umfassen.
Auf der anderen Seite ist die Hauptspindel mit einer Stößelstange versehen, die zur Werkzeughalterseite hin vorrücken kann, um die Spannzange aufzuweiten, und kann die Stößelstange einen rohrförmigen Stangenhauptkörper und ein auf einen Kopf davon aufgeschraubtes Rohrglied mit zwischen dem Stangenhauptkörper und dem. Rohrglied angeordneten Justierungsabstandsstücken umfassen, wobei sich die Gesamtlänge der Stößelstange durch Änderung der Verschraubungsbreite zwischen dem Stangenhauptkörper und dem Rohrglied justieren läßt.

KURZERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Vertikalschnittansicht einer Ausführung der Hauptspindelvorrichtung für Werkzeugmaschinen gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine Vertikalschnittansicht, die den Zusammenhang zwischen dem Kühlmittelverbindungsrohrstück und dem beweglichen Glied zeigt.
Fig. 3 ist eine entlang der Linie III-III von Fig. 1 geschnittene Schnittansicht der Spannzange.
Fig. 4 ist eine entlang der Linie IV-IV von Fig. 1 geschnittene Schnittansicht, die den Zusammenhang zwischen der Spannzange, dem Stoppfuß und dem Eingreifvorsprung zeigt.
Fig. 5 ist eine entlang der Linie V-V von Fig. 1 geschnittene Schnittansicht, die das bewegliche Glied in einem Zustand zeigt, in dem es durch den Halteteil gehalten wird.
Fig. 6 ist eine Vertikalschnittansicht, die eine zweite Ausführung der Hauptspindelvorrichtung für Werkzeugmaschinen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 7 ist eine entlang der Linie VII-VII von Fig. 6 geschnittene Schnittansicht, die den Zusammenhang zwischen dem Ringteil und den Stammblättern zeigt.
Fig. 8 ist eine Vertikalschnittansicht, die ein herkömmliches Hauptspindelgerät für Werkzeugmaschinen zeigt.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGEN DER ERFINDUNG

Ausführung 1

In Fig. 1 wird eine Ausführung der vorliegenden Erfindung gezeigt. In Fig. 1 ist eine Stößelstange 2 koaxial in das Mittelloch einer Hauptspindel 1 eingesetzt. Die Stößelstange 2 umfaßt ein Rohrglied 2b, das auf die äußere Umfangsfläche des Kopfes eines rohrförmigen Stangenhauptkörpers 2a geschraubt ist, und ist fähig, wie in Fig. 1 gezeigt ist, sich nach rechts und links mittels eines Bewegungsmittels (nicht gezeigt) zu bewegen. Ein Justierungsabstandsstück 3 ist zwischen dem Stangenhauptkörper 2a und dem Rohrglied 2b vorgesehen und die Länge der Stößelstange 2 ist fähig, durch Andern der Verschraubungslänge zwischen dem Stangenhauptkörper 2a und dem Rohrglied 2b justiert zu werden. Der Verbindungsteil zwischen dem Stangenhauptkörper 2a und dem Rohrglied 2b wird durch ein Abdichtglied 4 abgedichtet.
Eine einziehungsverjüngte Oberfläche 2c, die im Durchmesser in Annäherungsrichtung zum Kopf des Stangenhauptkörpers 2a allmählich abnimmt, ist auf der äußeren Umfangsoberfläche des Stangenhauptkörpers 2a gebildet. Druckzuführungsflächen 2d, 2e, die im Durchmesser in Annäherungsrichtung zum Kopf des Rohrgliedes 2b allmählich abnehmen, sind auf der äußeren Umfangsfläche des Rohrgliedes 2b gebildet und der offene Endteil des Rohrgliedes 2b bildet einen Anschlußteil 2f, der ein Kühlmittelverbindungsrohrstück Ta des Werkzeughalters T anschließt, der in das Befestigungsloch 1b der Hauptspindel 1 eingesetzt wird.
Ein bewegliches Rohr 5 und eine Rückstellfeder 6 sind innerhalb des Rohrgliedes 2b vorgesehen und ein Abdichtglied 7 ist auf der inneren Umfangsoberfläche der Spitze des Anschlußteils 2f vorgesehen. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist das bewegliche Rohr 5 zusätzlich mit einem Ventil 10 versehen, welches das bewegliche Rohr 5 verschließt, wenn es gegen einen Ventilsitz 5a mittels einer Druckfeder 9 gedrückt wird. Wenn die Stößelstange 2 vorwärts bewegt wird, um den Anschlußteil 2f an das Kühlmittelverbindungsrohrstück Ta anzuschließen, wird dieses Ventil 10 durch das Rohrstück Ta gedrückt und vom Ventilsitz 5a getrennt, wie in Fig. 2 gezeigt ist, so daß es dem Kühlmittel erlaubt wird, frei durch Löcher H zu fließen, die im Kühlmittelverbindungsrohrstück Ta gebildet sind.
In diesem Fall wird die Rückstellfeder 6 gegen das bewegliche Rohr 5 gedrückt und zusammengedrückt, wenn der Anschlußteil 2f und das Kühlmittelverbindungsrohrstück Ta durch die Vorwärtsbewegung der Stößelstange 2 zusammen angeschlossen werden. Darüber hinaus wird der Anschlußteil zwischen dem Rohrglied 2b und dem Kühlmittelverbindungsrohrstück Ta mittels eines Abdichtgliedes 7 abgedichtet, das die äußere Umfangsoberfläche des Rohrstückes Ta berührt.
Eine Spannzange 12 ist auf dem Rohrglied 2b der Stößelstange 2 angebracht. Die Spannzange 12 umfaßt acht Spannzangenteile 12a, die in einer rohrförmigen Gestalt mittels zweier aus Schraubenfedern bestehender Bündelringe 13 gebündelt sind. Druckaufnahmeflächen 12b, 12c, die im Durchmesser in Annäherungsrichtung zum Kopf der Spannzange 12 allmählich abnehmen, sind auf der inneren Umfangsoberfläche der Spannzange 12 gebildet. Wenn die Stößelstange 2 in Fig. 1 nach links vorgerückt wird, werden die Druckaufnahmeflächen 12b, 12c durch die Druckzuführungsflächen 2d, 2e des Rohrgliedes 2b gedrückt und die Spannzange 12 weitet sich auf, wie in den unteren Hälften von Fig. 1, 3 und 4 gezeigt ist. Auf der anderen Seite zieht sich die Spannzange 12 zusammen, wenn die Stößelstange 2 eingezogen wird, wie in den oberen Hälften von Fig. 1, 3 und 4 gezeigt ist.
Auf der äußeren Umfangsoberfläche der Spannzange 12 sind eine Verankerungsteil 12d und eine Eingreifrille 12e gebildet. Der Verankerungsteil 12d kommt mit einer Verankerungskante Tb auf der inneren Umfangsoberfläche des Werkzeughalters T in Eingriff, der in dem Befestigungsloch 1b der Hauptspindel 1 eingesetzt ist, was im Ergebnis dazu führt, daß der Werkzeughalter T an der Hauptspindel 1 verankert ist.
Ein Stoppglied 15 und ein Einziehglied 16 sind in das Mittelloch 1a der Hauptspindel 1 mit dem Stangenhauptkörper 2a der Stößelstange 2 eingesetzt, die durch die Durchgangslöcher 15a, 16a hindurchläuft. Vier Stoppfüße 15b sind an einem Ende des Stoppgliedes 15 auf der Befestigungslochseite vorgesehen und sechs Abstützteile 15c sind am anderen Ende vorgesehen, die Normalabstände voneinander haben, wie in Fig. 4 bzw. 5 gezeigt ist. Jeder Stoppfuß 15b berührt einen Stufenteil lc der Hauptspindel 1, was im Ergebnis dazu führt, daß das Stoppglied 15 davon abgehalten wird, ein weiteres Vorrücken in Fig. 1 nach links auszuführen.
Ein bewegliches Glied 17, das aus einer Stahlkugel besteht, wird auf jedem Abstützteil 15c getragen. Die beweglichen Glieder 17 sind dazu fähig, sich in der Radialrichtung der Stößelstange 2 zu bewegen. Demzufolge bewegen sie sich von der Stößelstange 2 radial auswärts, indem sie durch die einziehungsverjüngte Oberfläche 2c gedrückt werden, wenn sich die Stößelstange 2 vorwärts bewegt.
Das Einziehglied 16 besteht aus vier Stammteilen 16c, die zwischen den Stoppfüßen 15b, 15c des Stoppgliedes 15 angeordnet sind, und Eingreifvorsprünge 16b, die in die Eingreifrille 12e der Spannzange 12 eingreifen, sind auf den inneren Umfangsoberflächen der Stammteile 16c gebildet. Auf dem Einziehglied 16 ist die Oberfläche, die dem beweglichen Glied 17 gegenübersteht, als eine Einziehschrägfläche 16d ausgebildet, die im Durchmesser allmählich in Annäherungsrichtung zur Spannzange 12 abnimmt, und das Einziehglied 16 berührt das bewegliche Glied 17 an dieser Einziehschrägfläche 16d. Darüber hinaus ist das Einziehglied 16 in Vorrückrichtung mittels einer schraubenförmigen Vorspannungsfeder (Vorspannmittel) 18 vorgespannt.
Das heißt, wenn die Stößelstange 2 vorgerückt wird, werden die gegen die einziehungsverjüngte Oberfläche 2c gedrückten beweglichen Glieder 17 radial auswärts bewegt und gegen die Einziehschrägfläche 16d gedrückt, was im Ergebnis dazu führt, daß sich die Spannzange 12 mit dem Einziehglied 16 längseinzieht.
Als nächstes wird die Funktion der Hauptspindelvorrichtung für Werkzeugmaschinen gemäß dem vorherigen Aufbau erläutert.
Die obere Hälfte von Fig. 1 zeigt den Werkzeughalter T in einem ausgerückten Zustand. In diesem Zustand werden, wenn die Stößelstange 2 nach links vorgerückt wird, die Druckaufnahmeflächen 12b, 12c der Spannzange 12 durch die Druckzuführungsflächen 2d, 2e gedrückt, so daß sich die Spannzange 12 aufweitet und der Verankerungsteil 12d mit dem Verankerungsende Tb des Werkzeughalters T in Eingriff kommt, während das Rohrglied 2b an das Kühlmittelverbindungsrohrstück Ta des Werkzeughalters T angeschlossen wird.
Auf der anderen Seite werden die beweglichen Glieder 17 durch die einziehungsverjüngte Oberfläche 2c der Stößelstange 2 radial auswärts gedrückt, um die Einziehschrägfläche 16d des Einziehgliedes 16 nach rechts zu drücken. Das durch die beweglichen Glieder 17 gedrückte Einziehglied 16 längsversetzt sich nach rechts mit der Spannzange 12 und zieht den Werkzeughalter T zur Seite der Hauptspindel 1, wodurch der Werkzeughalter T fest an der Hauptspindel 1 verankert wird, wie in der unteren Hälfte von Fig. 1 gezeigt ist.
Wenn das Rohrglied 2b der Stößelstange 2 an das Kühlmittelverbindungsrohrstück Ta des Werkzeughalters T angeschlossen wird, wird das Ventil 10 durch das Rohrstück Ta gedrückt, um sich aus dem Ventilsitz 5a abzuheben und es wird möglich, dem Werkzeug Kühlmittel zuzuführen.
Auf der anderen Seite veranlaßt, wenn die Stößelstange 2 eingezogen wird, die Elastizität des Bündelringes 13 die Spannzange 12 dazu, sich zusammenzuziehen, der Verankerungsteil 12d wird vom Verankerungsende Tb des Werkzeughalters T getrennt und das Einziehglied 16 wird auf Grund der Kraft der Vorspannungsfeder 18 vorgerückt, so daß die Spannzange 12 dazu gebracht wird, zur Werkzeughalterseite vorzustehen. Dies hat zum Ergebnis, daß der Werkzeughalter T vollständig aus der Verankerung ausgerückt ist. Wenn sich das bewegliche Rohr 5 vom Kühlmittelverbindungsrohrstück Ta trennt, veranlaßt die Aktion der Druckfeder 9 das Ventil 10, den Ventilsitz zu berühren und das bewegliche Rohr 5 wird abgesperrt.

Ausführung 2

Eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 6 gezeigt. Bei der Ausführung von Fig. 6 ist jeder Spannzangenteil 12a einer Stahlspannzange 12A einheitlich mit einem Ringglied 12f versehen und ist auf Grund seiner eigenen Elastizität zu einer Aufweitung (oder zu einem Zusammenziehen) fähig. Zusätzlich ist die Spannzange 12A, wie in Fig. 7 gezeigt ist, auf die vier Stammteile 16c des Einziehgliedes 16A am Ringglied 12f geschraubt und das Ringglied 12f ist an einem Einziehglied 16A mittels einer Schraube 21 befestigt. Demzufolge kann die Position des Einziehgliedes 161k in bezug auf die Spannzange 12A durch Ändern der Verschraubungslänge zwischen den Stammteilen Hic und dem Ringglied 12f justiert werden.
Das Einziehglied 16A ist zylindrisch, wobei durch deren Durchgangsloch 16a ein Großdurchmesserteil 2g des Stangenhauptkörpers 2a der Stößelstange 2A eingesetzt ist und ein Kleindurchmesserteil 2h des Stangenhauptkörpers 2a der Stößelstange 2A durch ein Durchgangsloch 15a des Stoppgliedes 15A hindurchläuft. Die Verbindungsteile zwischen diesen Durchgangslöchern 15a, 16a und dem Stangenhauptkörper 2a sind durch Abdichtglieder 22, 23 abgedichtet. Überdies ist das Stoppglied 15A beweglich in das Einziehglied 16A eingesetzt und der Verbindungsteil zwischen dem Stoppglied 15A und dem Einziehglied 16A ist durch ein Abdichtglied 24 abgedichtet. Dies hat zum Ergebnis, daß eine Zylinderkammer S zum Einschließen einer Flüssigkeit, wie von Öl oder dergleichen, zwischen dem Stoppglied 15A und dem Einziehglied 16A gebildet wird.
Auf der anderen Seite sind die anderen Einrichtungen der Hauptspindelvorrichtung dieser Ausführung identisch mit denjenigen, die in Fig. 1 gezeigt sind, so daß ihnen die gleichen Bezugszeichen gegeben sind und auf ihre detaillierte Erläuterung verzichtet wird.
Wenn die Stößelstange von Fig. 6 mit dem Werkzeughalter T in einen verankerten Zustand vorgerückt ist, wie in der oberen Hälfte von Fig. 6 gezeigt ist, drückt bei der Hauptspindelvorrichtung von Fig. 6 die Druckzuführungsfläche 2d auf die Druckaufnahmefläche 12b, so daß die Spannzange 12A wie bei der Hauptspindelvorrichtung von Fig. 1 aufgeweitet wird. Die Vorwärtsbewegung der Stößelstange 2A veranlaßt den Großdurchmesserteil 2g auch, in die Zylinderkammer 5 einzutreten, so daß das Fassungsvermögen der Zylinderkammer S verringert wird. Dann zieht sich das Einziehglied 16A so zurück, daß das Fässungsvermögen der Zylinderkammer S konstant gehalten wird, und die Spannzange 16A bewegt sich in Fig. 6 nach rechts. Dies hat zum Ergebnis, daß der Werkzeughalter T zur Hauptspindelseite hin gezogen wird, wie in der unteren Hälfte von Fig. 6 gezeigt ist, und der Werkzeughalter T fest an der Hauptspindel 1 verankert wird.
Auf der anderen Seite zieht sich, wenn die Stößelstange 2A mit dem Werkzeughalter T in einen verankerten Zustand eingezogen wird, die Spannzange 12A zusammen und der Verankerungsteil 12d trennt sich von der Verankerungskante Tb. Zusätzlich wird das Einziehglied 16A durch die Vorspannungsfeder 18 in Bewegung versetzt und treibt die Spannzange 12A vorwärts.
In der Hauptspindelvorrichtung von Fig. 1 bilden die einziehungsverjüngte Oberfläche 2c, das bewegliche Glied 17, das Einziehglied 16 und die Vorspannungsfeder 18 ein Spannzangeneinziehmittel. Auf der anderen Seite besteht bei der Hauptspindelvorrichtung von Fig. 6 das Spannzangeneinziehmittel aus dem Einziehglied 16A, dem Stoppglied 15A, der Zylinderkammer S und der Vorspannungsfeder 18.
Die Anzahl von Spannzangenteilen 12a in der Spannzange 12, 12A, die Anzahl von Stoppfüßen 15b auf dem Stoppglied 15, 15A, die Anzahl von Stammteilen 16c auf dem Einziehglied 16, 16A und die Gestaltungen der jeweiligen Komponenten sind nicht auf die in den Zeichnungen gezeigten beschränkt, und verschiedenartige Auslegungsabweichungen sind möglich.
In der Hauptspindelvorrichtung für Werkzeugmaschinen gemäß der vorliegenden Erfindung können die vergrößernden Funktionen der Druckzuführungsflächen 2d, 2e und der Druckaufnahmeflächen 12b, 12c gehörig gesteigert werden, weil das Ausmaß verankerter (Vorwärts-)Bewegung der Stößelstange 2 nicht durch andere Elemente eingeschränkt wird. Während die Vergrößerungsfähigkeit der herkömmlichen Vorrichtung von Fig. 8 etwa das 3-fache beträgt, kann die vorliegende Erfindung diese z. B. auf das 7-fache steigern.
Zudem kann durch Steigerung der Vergrößerungsfähigkeit die Federenergie verringert werden und es besteht keine Notwendigkeit, nicht-durchgehende Tellerfedern zu verwenden. Demzufolge ist es möglich, Schraubenfedern zu verwenden, die Vibrationen dämpfen können und haltbar sind, was somit einen Vorteil hinsichtlich der Wartung bietet. Darüber hinaus ist die Federenergie für das Vorrücken klein, so daß die Energie (hydraulischer Druck), die zum Einziehen erforderlich ist, auch klein gehalten werden kann, was die vorliegende Erfindung wirtschaftlich macht.
Zudem werden die Erweiterungsfunktion und die Befestigungsfunktion durch getrennte Operationen ausgeführt, so daß die Spannzange 12 und der Werkzeughalter T sogar verklemmt werden können, wenn die Positionen der Spannzange 12 und des Werkzeughalters T geringfügig fehlausgerichtet sind, wodurch die Verklemmtoleranz gesteigert wird. Im Ergebnis wird die Herstellung leichter als bei herkömmlichen Vorrichtungen und ein Verklemmen ist sogar möglich, wenn die Druckzuführungsflächen und Druckaufnahmeflächen ausgeschlagen sind, was somit Vorteile im Hinblick auf Wirtschaftlichkeit und Wartung bietet.
Wenn ein rohrförmiger Anschlußteil 2f zum Anschließen eines Kühlmittelverbindungsrohrstückes Ta eines Werkzeughalters T bei Vorwärtsbewegung einer Stößelstange 2 zum Aufweiten einer Spannzange 12 auf dem Kopfteil der Stößelstange 2 gebildet ist, wird darüber hinaus der rohrförmige Teil 2b eingezogen und steht nicht im Weg, wenn der Werkzeughalter T in das Befestigungsloch 1b der Hauptspindel 1 eingesetzt wird. Darüber hinaus muß der Einsetzweg des Werkzeughalters T nicht notwendigerweise genau mit der Mittelachse des rohrförmigen Gliedes 2b fluchten, so daß Werkzeuge stets in das Befestigungsloch 1b der Hauptspindel 1 im Falle automatischer Werkzeugaustauschvorrichtungen eingesetzt werden können, bei denen die Führungsgenauigkeit gering ist und der Einsetzweg des Werkzeughalters T ungleichförmig ist, oder im Falle von Hochgeschwindigkeits-Werkzeugaustauschvorrichtungen, die einen spiralförmigen Weg während des Einsetzens verfolgen.
Wenn das Spannzangeneinziehmittel durch eine einziehungsverjüngte Oberfläche 2c, ein bewegliches Glied 17, ein Einziehglied 16 und eine Vorspannungsfeder 18 gebildet wird, kann darüber hinaus die zeitliche Einteilung für das Aufweiten und das Zusammenziehen der Spannzange 12 optimal durch Änderung der Positionseinstellung der einziehungsverjüngten Oberfläche 2c justiert werden.
Wenn das Spannzangeneinziehmittel durch ein Einziehglied 16A, ein Stoppglied 15A, eine Zylinderkammer S und eine Vorspannungsfeder 18 gebildet wird, kann andererseits die Vorspannungskraft der Vorspannungsfeder 18 durch Änderung der in der Zylinderkammer S eingeschlossenen Flüssigkeitsmenge justiert werden.

Claims

1. Hauptspindelvorrichtung für Werkzeugmaschinen, umfassend eine Spannzange (12) mit Druckaufnahmeflächen (12b 12c), die im Durchmesser in Annäherungsrichtung zu einer Kopfseite hin allmählich abnehmen und die auf einer inneren Umfangsoberfläche der Spannzange gebildet sind, und einem Verankerungsteil (12d) auf der äußeren Umfangsoberfläche der Spannzange zum Verankern eines Werkzeughalters (T) an einer Hauptspindel (1) durch Aufweiten der Spannzange, so daß der Verankerungsteil mit einer inneren Umfangsoberfläche des in einem Befestigungsloch der Hauptspindel eingesetzten Werkzeughalters in Eingriff steht, wobei

die Hauptspindel mit einer Stößelstange (2) versehen ist, die zur Werkzeughalterseite hin vorrücken kann; und

Druckzuführungsflächen (2d, 2e), die in Annäherungsrichtung zu einer Kopfseite hin allmählich im Durchmesser abnehmen, auf einer äußeren Umfangsoberfläche der Stößelstange gebildet sind und auf die Druckaufnahmeflächen der Spannzange drücken, um die Spannzange aufzuweiten.

2. Hauptspindelvorrichtung für Werkzeugmaschinen nach Anspruch 1, bei der

ein rohrförmiges Anschlußstück (2f) auf einem Kopfteil der Stößelstange zum Anschließen eines Kühlmittelverbindungsrohrstückes (Ta) des Werkzeughalters mittels Vorrücken der Stößelstange gebildet ist, die die Spannzange aufweitet.

3. Hauptspindelvorrichtung für Werkzeugmaschinen nach Anspruch 2, bei der

das Anschlußstück mit einem Ventil (10) versehen ist, das zu einer Kopfseite hin mittels einer Druckfeder (9) vorgespannt ist, um das Anschlußstück abzusperren, und das Anschlußstück öffnet, indem es zusammen mit dem Anschluß zum Kühlmittelverbindungsrohrstück zu einer Fußseite hin gestoßen wird.

4. Hauptspindelvorrichtung für Werkzeugmaschinen nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, bei der

sich die Spannzange in Axialrichtung der Hauptspindel bewegen kann und Spannzangeneinziehmittel zum Einziehen der Spannzange, wenn die Stößelstange zum Aufweiten der Spannzange vorgerückt wird, zwischen der Stößelstange und der Spannzange vorgesehen sind.

5. Hauptspindelvorrichtung für Werkzeugmaschinen nach Anspruch 4,

bei der die Spannzangeneinziehmittel eine einziehungsverjüngte Oberfläche (2c), die zusammen mit der Stößelstange vorgerückt wird; ein Stoppglied (15), das so angebracht ist, daß das Vorrücken der Hauptspindel gestoppt wird; ein durch das Stoppglied gehaltenes bewegliches Glied (17), das sich in einer radialen Auswärtsrichtung der Stößelstange bewegen kann, wenn es durch die einziehungsverjüngte Oberfläche durch Vorrücken der Stößelstange gestoßen wird; ein Einziehglied (16), das sich in Axialrichtung der Hauptspindel bewegen kann, wenn es durch die Spannzange gestoßen wird, und mit der Spannzange zusammen bei der radialen Auswärtsbewegung des beweglichen Gliedes durch Vorrücken der Stößelstange einzieht; und Vorspannmittel (18) zum Vorspannen des Einziehgliedes in der Vorrückrichtung umfassen.

6. Hauptspindelvorrichtung für Werkzeugmaschinen nach Anspruch 4, bei der

die Spannzangeneinziehmittel ein zylindrisches Einziehglied (16A), das an der Spannzange so befestigt ist, daß es sich in Axialrichtung der Hauptspindel bewegen kann, und in das die Stößelstange in luftdichter Weise eingesetzt ist; ein Stoppglied (15A), das an der Hauptspindel so befestigt ist, daß das Vorrücken gestoppt wird, in das die Stößelstange in luftdichter Weise eingesetzt ist und das in das Einziehglied in luftdichter Weise und so eingesetzt ist, daß es sich relativ zum Einziehglied bewegen kann; und eine zwischen dem Einziehglied und dem Stoppglied gebildete Zylinderkammer (S), in welcher Flüssigkeit eingeschlossen ist, umfassen.

7. Hauptspindelvorrichtung für Werkzeugmaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der

die Stößelstange einen rohrförmigen Stangenhauptkörper (2a) und ein auf einen Kopf davon aufgeschraubtes Rohrglied (2b) mit zwischen dem Stangenhauptkörper und dem Rohrglied angeordneten Justierungsabstandsstücken (3) umfaßt, wobei sich die Gesamtlänge der Stößelstange durch Änderung der Verschraubungsbreite zwischen dem Stangenhauptkörper und dem Rohrglied justieren läßt.