DD237995A1 - Spann- und loeseeinrichtung fuer werkzeuge/werkzeugtraeger - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spann- und Loeseeinrichtung fuer wechselbare Werkzeuge/Werkzeugtraeger in Zusatzgeraeten von Bohr- und Fraesmaschinen, insbesondere in einem Plan- und Ausdrehkopf. Ziel der Erfindung ist die Verringerung des geraete- und fertigungstechnischen Aufwandes, eine Massereduzierung der Einrichtung und Vermeidung von Energiezufuehrungsleitungen. Es wird die Aufgabe geloest, ohne Fremdenergiezufuehrung mittels einer Verstellbewegung des Zusatzgeraetes das Loesen des Werkzeuges zu ermoeglichen, wobei die Baulaenge kurz bleibt. Das Wesen der Erfindung ist gekennzeichnet dadurch, dass der Traeger fuer die Spannklauen in einer koaxialen Bohrung des auf dem Planschieber angeordneten Gehaeuses gefuehrt ist, dass auf seiner werkzeugseitigen Flaeche Druckfedern direkt anliegen und am Umfang oder auf der rueckseitigen Flaeche angelenkt, durch Aussparungen des Gehaeuses vorstehend, Rollen gelagert sind, welche in einer Endstellung des Planschiebers mit auf dem umlaufenden Teil des Plan- und Ausdrehkopfes befestigten Auflaufnocken in Wirkverbindung treten. Fig. 3

Description

Aus der DE-OS 3306823; B23B, 31/06 ist ein Werkzeughalter bekannt, bei dem das Prinzip des Spannens mittels Spannzangen unter Federkraftwirkung und des Lösens durch druckmittelbeaufschlagten Kolben ebenfalls realisiert ist, jedoch eine Baulängenreduzierung erreicht wurde.

Ein in der konischen Aufnahmebohrung der Spindel eingesetzter Kegelschaft besitzt einen Flansch, an den ein Tragkörper angeschraubt ist. Dieser Tragkörper ist mit einer koaxialen konischen Aufnahmebohrung für das Werkzeug versehen und besitzt auf einem konzentrischen Kreis angeordnete Bohrungen für mehrere Tellerfederpakete. Mitdieser Aufteilung der sonstüblichen, zentrisch angeordneten Federsäule zur Erzielung der Spannkraft, wird die Baulänge verringert. Über einen Stützring und radial verlaufende Stützarme wirken die Telierfederpakete axial auf den Spannzangenträger ein, so daß das Werkzeug festgezogen wird. Der Spannzangenträger und der sich anschließende Hydraulikkolben zum Lösen der Spannzangen und Ausstoßen des Werkzeuges sind im Kegelschaft gelagert, der in der Spindel eingesetzt ist. Diese Möglichkeit der Verringerung der frei ausragenden Baulänge ist nur für den Fall gegeben, wo es sich um eine Reduziereinheit handelt, d.h. bei der Werkzeuge mit kleinerem Kegelschaft in einer größeren konischen Bohrung der Spindel aufgenommen werden sollen. Bei Anwendung der bekannten Spann- und Löseeinrichtungen in Zusatzgeräten, bei denen das Werkzeug eine radiale oder winklige Verstellbewegung ausführt, macht sich für die Versorgung der Betätigungseinrichtung zum Lösen des Werkzeuges der Einsatz flexibler Energieübertragungsleitungen erforderlich. Diese müssen bei Wechsel des Zusatzgerätes von der Maschine getrennt werden, was sich für einen automatischen Wechsel nachteilig auswirkt und weiteren Aufwand erfordert. Demgegenüber ist aus der DE-OS 3330942; B 23 B, 39/02 eine Horizontalbohr-und Fräsmaschine bekannt, bei der als Zusatzgerät ein Winkelfräskopf eingesetzt ist, der mittels einer nicht näher beschrieben Spanneinrichtung ein rotierendes Werkzeug aufnimmt und die Betätigungseinrichtung für den Lösevorgang des Werkzeuges getrennt vom Winkelfräskopf am Spindelkasten angeordnet aufweist. Zur Vornahme des Werkzeugwechsels ist der Winkelfräskopf in einem gabelartigen Halter um eine zur Bohrspindel querverlaufende Achse mittel- oder unmittelbar aus seinen Arbeitsstellungen in eine Werkzeugwechselstellung schwenkbar. In dieser Stellung befindet sich ein in einem Ansatz des mit dem Spindelkasten verbundenen Ringes geführter Werkzeugausstoßer hinter dem rückwärtigen Ende des Werkzeuges. Beim Vorschub des Ausstoßers wird die Werkzeugspanneinrichtung gelöst und der Werkzeugwechsel kann erfolgen.

Eine im Prinzip ähnliche Lösung zur Realisierung des automatischen Werkzeugwechsels an einem Plan- und Ausdrehkopf ist in tzfür Metallbearbeitung 75. Jahrg. 1981, Heft 2/81, Seite 33 dargestellt. Oberhalb des umlaufenden Teiles des Plan- und Ausdrehkopfes ist am Spindelkasten ein auskragender Arm befestigt. Am freien Ende dieses Armes ist ein Hydraulikschubkolbenantrieb so angeordnet, daß bei ausgefahrenem Planschieber in seine obere Stellung die Werkzeugklemmung von ihm gelöst werden kann.

In beiden Fällen sind durch die Trennung der Betätigungseinrichtung für den Lösevorgang vom Zusatzgerät Massereduzierungen am beweglichen Teil erreicht und flexible Energieleitungsführungen zur Spann- und Löseeinrichtung vermieden. Der technische Aufwand für den Werkzeugausstoßer bzw. die Hydraulik-Kolben-Zylinder-Einheit ist aber relativ hoch. Durch die auskragende Anordnung der Betätigungseinrichtung ist der Freiraum für andere Zusatzgeräte beschränkt. Da bei Wechsel des Zusatzgerätes die Betätigungseinrichtung nicht gleichzeitig mit entfernbar ist, ergibt sich zusätzlicher Demontageaufwand, wenn es abweichende Abmessungen und Werkzeugwechselpositionen anderer Zusatzgeräte erfordern. Damit besteht der Nachteil, daß einem automatischen Gerätewechsel Grenzen gesetzt sind.

Ziel der Erfindung

Als Ziel der Erfindung soll erreicht werden, daß derfertigungs-und gerätetechnische Aufwand verringert wird und eine massereduzierte Spann- und Löseeinrichtung ohne flexible Energiezuführungsleitungen im Zusatzgerät untergebracht werden kann, so daß beim Wechsel des Zusatzgerätes keine Behinderung erfolgt und kein nachträglicher Demontageaufwand erforderlich wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die in der Charakteristik der bekannten technischen Lösungen beschriebenen Mängel haben ihre Ursache in der funktionsbedingten Hintereinanderanordnung der Betätigungselemente für den Spann- und Lösevorgang, der Bemessung der Federlänge zur Erzielung der notwendigen Spannkraft und nicht zuletzt in der erforderlichen Energieversorgung und -übertragung an die elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch angetriebenen Betätigungseinrichtungen zum Lösen der Werkzeugspannung. Bei automatisch wechselbaren Zusatzgeräten müssen die Energieübertragungsleitungen zwischen Maschine und Zusatzgerät automatisch koppelbar ausgebildet sein.

Um diese Ursachen zu beseitigen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Spann-und Löseeinrichtung für Werkzeuge/ Werkzeugträger in Zusatzgeräten von Bohr- und Fräsmaschinen, insbesondere in Plan- und Ausdrehköpfen für automatisch wechselbare Werkzeuge, die, mit Schaft und Spannknauf versehen, in einem auf dem Zusatzgerät befestigten Gehäuse aufnehmbar sind, in dessen Axialbohrungsfortsatz sich zwangsgeführte, spreizbare Spannelemente befinden, die beim Spannvorgang den Spannknauf hintergreifen und sich auf einem axialbeweglichen Träger abstützen, welcher durch konzentrisch zur Werkzeugaufnahmebohrung angeordnete Federn beaufschlagt ist und für den Lösevorgang entgegengesetzt der Federwirkung bewegbar ist, erfinderisch so auszubilden, daß ohne Fremdenergiezuführung mittels einer Verstellbewegung des Zusatzgerätes das Lösen des Werkzeuges realisierbar ist und die Baulänge beschränkt bleibt. · Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der Träger als scheibenförmiger Körper ausgebildet in einer koaxialen Bohrung desauf dem Planschieber angeordneten Gehäuses geführt ist, daß auf seiner werkzeugseitigen Fläche Druckfedern direkt anliegen und ein zentraler Bundansatz für die Fixierung vom Spannklauen vorgesehen ist, während am Umfang oder auf der rückseitigen Fläche angelenkt, durch Aussparungen des Gehäuses vorstehend, Rollen gelagert sind, welche in einer Endstellung des Planschiebers, über seinen Verstellbereich für die Bearbeitung hinausgehend, mit auf dem umlaufenden Teil des Plan- und Ausdrehkopfes befestigten Auflaufnocken in Wirkverbindung treten.

Zweckmäßigerweise sind zwei sich gegenüberliegende radiale Lagerzapfen am Umfang des Trägers so angebracht, daß sie durch langlochartige Ausnehmungen des Gehäusemantels hindurchgehend vorstehen und die Rollen aufnehmen. Die zugeordneten Auflaufnocken sind dabei symmetrisch zur Führungsmittelachse des Planschiebers auf Führungsdeckleisten befestigt.

Als vorteilhaft erweist sich, wenn eine Ein- bzw. Nachstellmöglichkeit für die Auflaufnocken vorgesehen ist. Es liegt im Rahmen der Erfindung, wenn anstelle der Radialverschiebung des Planschiebers bei Plan- und Ausdrehköpfen für andere Zusatzgeräte eine Schwenk- oder Drehbewegung zum Lösen der Werkzeugspannung ausgenutzt wird, wie z. B. bei Winkelfräsköpfen.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Lösung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine schematische Stirnansicht der Maschine mit Plan- und Ausdrehkopf in der Werkzeugwechselstellung; Fig. 2: eine vergrößerte Darstellung der Ansicht in Pfeilrichtung „A" nach Fig. 1;

Fig. 3: die Spann- und Löseeinrichtung im Längsschnitt, in der oberen Hälfte in Werkzeugspannstellung und in der unteren Hälfte in Werkzeugwechselbereitschaftsstellung.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß an einem längsverfahrbaren Ständer 1 einer Horizontalbohr- und Fräsmaschine ein Spindelstock 2 höhenverstellbar gelagert ist. Als Zusatzgerät ist am Spindelstock 2 ein Plan- und Ausdrehkopf 3 angebracht, auf dessen radial beweglichen Planschieber 4 ein Gehäuse 5 für die Aufnahme eines Werkzeuges 6 befestigt ist. Seitlich am Ständer 1 angeordnet, befindet sich ein Werkzeugmagazin 7. Eine am Ständer 1 vorgesehene Querführungsschiene 8 nimmt eine verfahrbare Werkzeugwechseleinrichtung 9 auf, wobei das Schienenende zum Werkzeugmagazin 7 hin um 90° schwenkbar ausgebildet ist. Die Werkzeugwechseleinrichtung 9 konventioneller Art besteht aus einem um die Achse 10 schwenkbaren Doppelarmgreifer 11 mit Greifefzangen 12 und ist in seiner Achse 10 verschiebbar. Mit ihr werden die Werkzeuge 6 vom Werkzeugmagazin 7 in das Gehäuse 5 und zurück gewechselt.

Das Gehäuse 5 ist, mit einem Flansch 13 versehen, auf dem Planschieber 4 verschraubt (Fig. 2). Es besitzt eine konische Aufnahmebohrung 14 für den Kegelschaft 6.1 des Werkzeuges 6 und einen Axialbohrungsfortsatz 15, in den der Spannbolzen 6.2 mit Spannknauf 6.3 hineinragt (Fig.3).

Im Axialbohrungsfortsatz 15 sind keglige An- bzw. Absätze eingearbeitet, welche Steuerkanten 16; 17 bilden. Ein als scheibenförmiger Körper ausgebildeter Träger 18 ist in einer koaxialen Bohrung 19 geführt und besitztauf der dem Werkzeug 6 zugewandten Seite einen zentralen Bundansatz 20, auf welchem Spannklauen 21 mittels Federring 22 fixiert sind und den Spannknauf 6.3 hintergreifen. Die Spannklauen 21 sind mit nockenartigen Ansätzen 21.1; 21.2 versehen. Konzentrisch zur konischen Aufnahmebohrung 14 sind im Gehäuse 5 mehrere Bohrungen 23 eingebracht, in denen Druckfedern 24 angeordnet sind. Diese liegen mit ihren Enden in Einsenkungen 25 des Trägers 18 an, während Gewindestutzen 26 das Widerlager bilden, mit denen die Vorspannung der Druckfedern 24 einstellbar ist. Ein auf das Gehäuse 5 geschraubter Deckel 27 trägt Mitnehmersteine 28, welche zur Verdrehsicherung des Werkzeuges 6 dienen. Am Umfang des Trägers 18 sind zwei sich gegenüberliegende Lagerzapfen 29 angearbeitet, die durch langlochartige Ausnehmungen 30 des Gehäusemantels hindurchgehend nach außen vorstehen. Auf diesen Lagerzapfen 29 sind Rollen 31 gelagert und mittels Sprengring 32 gesichert. Schutzabdeckungen 33 für die Rollen 31 sind am Gehäuse 5 befestigt (Fig. 2). Auf den beiden Führungsdeckleisten 34 der Planschieberführung im Plan-und Ausdrehkopf 3 sind in einer Endstellung des Planschiebers 4, die außerhalb seines Verstellbereiches für die Bearbeitung liegt, symmetrisch zu seiner Führungsmitte Auflaufnocken 35 befestigt. Sie besitzen eine schräge Auflauffläche 35.1, auf denen die Rollen 31 bei Bewegung des Planschiebers 4 in die Endstellung auflaufen. Die Bewegungsrichtung ist durch Doppelpfeil in Fig. 2 angedeutet.

Die Wirkungsweise ist folgende:

Ausgegangen wird von dem Zustand (Fig. 3, obere Hälfte), daß sich im Gehäuse 5 ein Werkzeug 6 befindet, mit dem ein Arbeitsgang am zu bearbeitenden Werkstück durchgeführt wurde. Der Träger 18 befindet sich unter der Wirkung der Druckfedern 24 in einer hinteren Stellung, wobei die Spannklauen 21 den Spannknauf 6.3 hintergreifend in einem zylindrischen Bohrungsabschnitt des Axialbohrungsfortsatzes 15 eingezogen sind und das Werkzeug 6 mit seinem Kegelschaft 6.1 fest in die konische Aufnahmebohrung 14ziehen. Ein Aufspreizen der Spannklauen 21 ist durch diese Zwangsführung verhindert. Soll nun das Werkzeug 6 gewechselt werden, wird zunächst der Ständer 1 und Spindelstock 2 mit dem Plan- und Ausdrehkopf 3 aus dem Arbeitsbereich heraus in eine Wechselbereitschaftsposition gefahren. Es wird der Planschieberverstellantrieb in Gang gesetzt, wobei ein nicht dargestellter Begrenzungsschalter für den ArbeitsverstelIbereich des Planschiebers 4 wirkungslos ist. Bei der Bewegung des Planschiebers 4 in eine Endstellung, wo der Verstellantrieb abschaltet, treffen die Rollen 31 auf die schrägen Auflaufflächen 35.1 der beiden feststehenden Auflaufnocken 35. Dabei wird derTräger 18 entgegen der Druckfederwirkung nach vorn verschoben. Bei dieser Bewegung treten die nockenartigen Ansätze 21.2 der Spannklauen 21 mit der Steuerkante 17 in Kontakt, welche ein Aufspreizen der Spannklauen 21 bei Austritt aus dem zylindrischen Bohrungsabschnitt bewirken. Der Spannknauf 6.3 des Werkzeuges 6 wird freigegeben. Kurz vor Erreichen des Endes der schrägen Aufiaufflächen 35.1 stößt der Bundansatz 20 des Trägers 18 gegen den Spannknauf 6.3 des Werkzeuges 6 und löst dessen Festsitz (Fig.3, untere Hälfte). Vorgesehene Sicherungsmaßnahmen verhindern ein Abkippen des Werkzeuges 6 aus seiner Aufnahmebohrung 14, bevor die Greiferzange 12 der Werkzeugwechseleinrichtung 9 das Werkzeug 6 sicher gefaßt hat. Wenn sich die Rollen 31 auf dem parallel zu den Führungsdeckleisten 34 verlaufenden Abschnitt der Auflaufnocken 35 befinden, ist die Endstellung des Planschiebers 4 erreicht. Der Verstellantrieb schaltet ab. Der Werkzeugwechsel erfolgt dann in an sich bekannter Art und Weise, wobei die Werkzeugablage und -bereitstellung während der Bearbeitungszeit mit dem vorherigen Werkzeug durchgeführt wird. Außer den bereits genannten Vorteilen der erfindungsgemäßen Lösung, zeichnet sie sich noch dadurch aus, daß es sich bei der Spann- und Löseeinrichtung um eine geschlossene Komplettierungsbaugruppe handelt, mit der bereits vorhandene Zusatzgeräte nachrüstbar sind, so daß neben einem vollautomatischen Werkzeugwechsel auch ein halbautomatischer Werkzeugwechsel an entsprechenden Zusatzgeräten ermöglicht wird.

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Spann- und Löseeinrichtung für Werkzeuge/Werkzeugträger in Zusatzgeräten von Bohr- und Fräsmaschinen, insbesondere in Plan- und Ausdrehköpfen für automatisch wechselbare Werkzeuge, die, mit Schaft und Spannknauf versehen, in einem auf dem Zusatzgerät befestigten Gehäuse aufnehmbar sind, in dessen Axialbohrungsfortsatz sich zwangsgeführte, spreizbare Spannelemente befinden, die beim Spannvorgang den Spannknauf hintergreifen und sich auf einem axialbeweglichen Träger abstützen, welcher durch konzentrisch zur Werkzeugaufnahmebohrung angeordnete Federn beaufschlagt ist und für den Lösevorgang entgegengesetzt der Federkraft bewegbar ist, gekennzeichnet dadurch, daß der Träger (18) als scheibenförmiger Körper ausgebildet in einer koaxialen Bohrung (19) desauf dem Planschieber (4) angeordneten Gehäuses (5) geführt ist, daß auf seiner werkzeugseitigen Fläche Druckfedern (24) direkt anliegen und ein zentraler Bundansatz (20) für die Fixierung von Spannklauen (21) vorgesehen ist, während am Umfang oder auf der rückseitigen Fläche angelenkt, durch Aussparungen des Gehäuses (5) vorstehend, Rollen (31) gelagert sind, welche in einer Endstellung des Planschiebers (4), über seinen Verstellbereich für die Bearbeitung hinausgehend, mit auf dem umlaufenden Teil des Plan- und Ausdrehkopfes (3) befestigten Auflaufnocken (35) in Wirkverbindung treten.
2. 2. Spann- und Löseeinrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwei radiale Lagerzapfen (29) am Umfang des Trägers (18) diametral angebracht sind, welche durch langlochartige Ausnehmungen (30) des Gehäusemantels hindurchgehend vorstehen und die Rollen (31) aufnehmen, wobei die zugeordneten Auflaufnocken (35) symmetrisch zur Führungsmittelachse des Planschiebers (4) auf Führungsdeckleisten (34) befestigt sind.
3. 3. Spann- und Löseeinrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Auflaufnocken (35) verstellbar befestigt sind.

   Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Das Anwendungsgebiet erstreckt sich auf Spann- und Löseeinrichtungen für wechselbare Werkzeuge/Werkzeugträger in Zusatzgeräten von Bohr- und Fräsmaschinen.

   Als Zusatzgeräte kommen Bearbeitungsköpfe in Betracht, die eine universelle Werkstückbearbeitung ermöglichen, ohne daß das Werkstück mehrmals umgespannt werden muß. Das spezielle Anwendungsgebiet bezieht sich auf eine Spann- und Löseeinrichtung in einem Plan- und Ausdrehkopf, bei dem die Werkzeuge automatisch gewechselt werden.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Es sind allgemein Spann- und Löseeinrichtungen für Werkzeuge mit Kegelschaft und Spannbolzen in Arbeitsspindeln von Werkzeugmaschinen bekannt. Bei einer Art dieser Einrichtungen erfolgt die Spannung durch Spannklauen bzw. -segmente, die den Knauf des Spannbolzens hintergreifen und auf einer Zugstange oder einem ähnlichen axial beweglichen Teil gelagert sind. Auf die Zugstange wirkt eine zentrisch angeordnete, vorgespannte Feder ein und zieht dadurch das Werkzeug fest in seine keglige Aufnahmebohrung.

   Zum Lösen der Werkzeugspannung dienen auf der Spindelstockrückseite angeordnete Betätigungseinrichtungen, die elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch angetrieben, die Zugstange entgegen der Federkraft verschieben. Bei dieser Verschiebebewegung gelangen die Spannklauen bzw. -segmente mit in der Spindelbohrung oder in einer separaten Hülse eingearbeiteten Anlaufschrägen in Kontakt und werden radial in einen koaxialen Freiraum aufgespreizt. Der Knauf des Spannbolzens ist somit freigegeben. Das Werkzeug wird ausgestoßen und kann gewechselt werden. All diese Einrichtungen weisen eine große Baulänge auf und erfordern einen relativ hohen geräte- und fertigungstechnischen Aufwand. Da die gesamte Spann- und Löseeinrichtung im sich bewegenden Teil des Zusatzgerätes untergebracht werden muß, sind diese Einrichtungen auch infolge ihres Gewichtes für den Einsatz in Zusatzgeräten, die ihrerseits wechselbar an den Spindelkasten von Bohr- und Fräsmaschinen angeflanscht werden, kaum geeignet. Hohe Massenkräfte bzw. Unwuchten würden als Folgeerscheinung die Bearbeitungsgenauigkeit negativ beeinflussen.