DE102006005760B4

DE102006005760B4 - Werkzeugmaschinenspindel

Info

Publication number: DE102006005760B4
Application number: DE102006005760A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dr.-Ing. Rondé; Helmut Kades
Original assignee: Franz Kessler GmbH
Current assignee: Franz Kessler GmbH
Priority date: 2005-06-09
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2026-02-08
Also published as: DE102006005760A1

Abstract

Werkzeugmaschinenspindel mit einer in der Werkzeugmaschinenspindel integrierten, ein Fluid umfassenden Fluideinheit zum Erzeugen einer hydraulischen und/oder pneumatischen Kraft, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluideinheit wenigstens eine Speichervorrichtung zum Speichern des Fluids und eine Druckerzeugungseinheit zum Druckbeaufschlagen des Fluids aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschinenspindel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In Werkzeugmaschinen insbesondere bei Fräsmaschinen werden sehr häufig Werkzeugspanner eingesetzt, welche einen automatischen Werkzeugwechsel ermöglichen. Dies bedeutet, das Werkzeug ist so mit der Welle der Werkzeugmaschinenspindel verbunden, dass es automatisch gelöst werden kann. Zum Spannen verwendet man in der überwiegenden Anzahl der Fälle Werkzeugspanner, welche mit einem Federpaket verbunden sind. Die daraus resultierende Federkraft wird über die Zugstange auf Spannzangensegmente übertragen, welche wiederum das Werkzeug mit der Welle verbinden.
Zum Lösen wird die Zugstange und damit auch das Teller-Feder-Paket mit einer axial wirkenden Kraft beaufschlagt, welche die Federn zusammen drückt und somit eine axiale Verschiebung der Zugstange ermöglicht, was wiederum zu einer Lösebewegung der Spannsegmente im Bereich der Werkzeugaufnahme führt.
Die zum Lösen notwendige Axialkraft wird über so genannte Löseeinheiten erzeugt. Hierbei handelt es sich in aller Regel um ein Kolben-Zylinder-System, welches einseitig mit Druck beaufschlagt wird. Dieser Druck multipliziert mit der Fläche des Kolbens wirkt als Lösekraft über einen Druckkontakt auf die Zugstange.
Der zum Lösen des Werkzeuges notwendige Druck wird entweder hydraulisch erzeugt, wobei hier normalerweise auf die sowieso an der Werkzeugmaschine vorhandene Hydraulikeinheit zurück gegriffen wird oder bei Verwendung von pneumatischen Löseeinheiten wird der in vielen Werkstätten sowieso vorhandene Luftdruck verwendet.
Es ist schnell einsichtig, dass aufgrund der geringeren Größe des Luftdrucks (im Regelfall 5–6 bar) bei pneumatischen Löseeinheiten eine deutlich größere Fläche bzw. eine Kraftübersetzung notwendig wird. Hydraulische Löseeinheiten arbeiten im Regelfall im Bereich von ca. 80–100 bar, je nach vorhandener Hydraulikeinheit.
Kennzeichnend für beide Systeme ist, dass der Druck außerhalb der Spindel bzw. des Spindelkomplexes in separaten Druckerzeugern (entweder Hydraulikaggregat oder Luftkompressor) erzeugt wird. Derartige Systeme zeigen z. B. die Druckschriften DE 19859 669 A1 oder DE 100 07 126 A1 .
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Werkzeugsmaschinenspindel mit einer ein Fluid umfassenden Fluideinheit zum Erzeugen einer hydraulischen und/oder pneumatischen Kraft, vorzuschlagen, die wirtschaftlich günstiger herstellbar und/oder besonders kompakt ausbildbar ist.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Werkzeugmaschinenspindel der einleitend beschriebenen Art, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschinenspindel dadurch aus, dass die Fluideinheit wenigstens eine Speichervorrichtung zum Speichern des Fluids und eine Druckerzeugungseinheit zum Druckbeaufschlagen des Fluids aufweist.
Mit Hilfe einer derartigen in der Motorspindel, insbesondere für eine Werkzeugmaschine, integrierten Fluideinheit ist eine weitgehend autarke Druckerzeugung möglich. Dies kann sowohl wirtschaftlich günstig als auch sehr kompakt realisiert werden.
Vorteilhafterweise werden sehr klein bauende Einheiten verwendet, die beispielsweise aus Hochdruckpumpe, Ventilblock und Ölreservoir bestehen. Hierbei kann in Folge einer elektrischen Ansteuerung die in der Motorspindel vorzugsweise integrierte Fluideinheit direkt am Ort der notwendigen Bewegung einen hydraulischen oder gegebenenfalls einen pneumatischen Druck erzeugen.
Vorzugsweise wird der zum Lösen eines Werkzeuges notwendige Hydraulikdruck und Volumenstrom durch eine als Kompakt-Hydraulik-Einheit ausgebildete Fluideinheit erzeugt. Diese Einheiten sind in vorteilhafter Weise insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass sie einen verhältnismäßig hohen Druck, z. B. ca 200 bar, insbesondere kombiniert mit einem relativ kleinen Volumenstrom zur Verfügung stellen können.
Ein Ausführungsbeispiel könnte sein, die Kompakthydraulik direkt im hinteren Bereich der Spindel anzubringen, d. h. die Kompakthydraulik direkt an die Spindel zu fixieren z. B. anzuschrauben, sodass aufwendige Verrohrungen und/oder die Vergrößerung des zum Lösen notwendigen Volumenstroms unterbleiben können.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Kompakt-Hydraulik-Einheiten dann, wenn einerseits keine weitere Maschinenhydraulik vorgesehen ist, sodass üblicherweise die Funktion der Löseeinheit nur durch einen sehr aufwendigen Pneumatikzylinder erzeugt werden könnte.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung kann ein Kompakt-Hydraulik-Aggregat verwendet werden, das im Wesentlichen aus handelsüblichen Komponenten besteht, die z. B. bereits in großer Stückzahl eingesetzt werden.
Vorteilhafterweise wird eine als Baueinheit ausgebildete Fluideinheit verwendet, die vorzugsweise bereits handelsüblich ist.
Diese Kombination ermöglicht auf der einen Seite die Substitution der verhältnismäßig teuren pneumatischen Löseeinheit und gewährleistet auf der anderen Seite einen verhältnismäßig günstigen Erstehungspreis der Kompakthydraulik.
Die Stromversorgung erfolgt wahlweise je nach Anwendung in 12, 24, 48 oder 220 V, die Ansteuerung wird über die im Maschinenbau übliche Strom- oder Spannungssignale gewährleistet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figur nachfolgend näher erläutert.
Im Einzelnen zeigt:
1 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Motorspindel gemäß dem Stand der Technik mit pneumatischer Löseeinheit,
2 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Motorspindel mit einer Löseeinheit gemäß der Erfindung und
3 eine schematische Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnitts einer Motorspindel mit einer Löseeinheit gemäß 2.
In 1 ist schematisch eine Motorspindel 1 mit einer Löseeinheit 20 gemäß dem Stand der Technik zum Lösen eines nicht näher dargestellten Werkzeuges in einer Spannvorrichtung 3 mit Zugstange 4 dargestellt.
In 2 und 3 ist eine Kompakthydraulik 2 in Verbindung mit einer Löseeinheit 3, sowie einer Drehdurchführung 5 gemäß der Erfindung dargestellt. Die Kompakthydraulik 2 umfasst einen elektrischen Motor, eine Pumpe, einen Speicher für das Fluid, insbesondere Hydrauliköl, einen Ventilblock, sowie eine elektrische Steuereinheit, was aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht näher dargestellt ist.
Der in der Kompakthydraulik 2 erzeugte Volumenstrom mit hohem Druck wirkt auf das Kolbenzylindersystem der Löseeinheit 3, welche den Druck über die Kolbenfläche in die zum Lösen des Werkzeuges notwendige Axialkraft wandelt. Der erfindungsgemäße Aufbau ermöglicht nach wie vor die Verwendung einer standardmäßigen Drehdurchführung 5 wie er für viele Anwendungen im Werkzeugmaschinenbau notwendig ist. Durch den beschriebenen Aufbau kann eine besonders kompakte und wirtschaftlich günstige Lösung zum Lösen des Werkzeugs verwirklicht werden.
Darüber hinaus sind lediglich elektrische Kabel oder dergleichen notwendig, um den Betrieb der Löseeinheit 2 gemäß der Erfindung zu gewährleisten. Eine Zuführung von pneumatischen und/oder hydraulischen Leitungsrohren oder dergleichen, wie dies gemäß dem Stand der Technik unbedingt, notwendig ist, ist gemäß der Erfindung nicht erforderlich. Hierdurch wird sowohl die Montage bzw. Demontage, Wartung etc. der Motorspindel 1 als auch die Betriebssicherheit der Motorspindel 1 entscheidend verbessert.
Generell kann die elektrische Energie-/Signalübertragung 18 nicht nur berührend mittels Schleifringüberträger oder dergleichen, sondern auch berührungslos wie z. B. mittels Funkübertragung oder mittels induktiver Energieübertragung realisiert werden.
Beispielsweise kann eine und/oder mehrere drehende Komponenten einen elektrischen Energiespeicher wie eine Batterie und/oder Akku umfassen, so dass z. B. die Baueinheit/en und/oder ein Sender/Empfänger für die Kontrollsignale mit Energie versorgbar ist. Vorzugsweise wird dieser Energiespeicher in Intervallen ausgetauscht oder aufgeladen. Mit dieser Maßnahme kann ggf. auf elektrische Schleifkontakte ganz oder teilweise verzichtet werden.

Claims

Werkzeugmaschinenspindel mit einer in der Werkzeugmaschinenspindel integrierten, ein Fluid umfassenden Fluideinheit zum Erzeugen einer hydraulischen und/oder pneumatischen Kraft, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluideinheit wenigstens eine Speichervorrichtung zum Speichern des Fluids und eine Druckerzeugungseinheit zum Druckbeaufschlagen des Fluids aufweist.
Werkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Haltevorrichtung zum Halten eines Werkzeuges oder Werkstücks vorgesehen ist.
Werkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Löseeinheit zum Lösen des Werkzeuges oder Werkstücks von der Haltevorrichtung vorgesehen ist.
Werkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Löseeinheit wenigstens die Fluideinheit zum hydraulischen und/oder pneumatischen Lösen des Werkzeuges oder Werkstücks von der Haltevorrichtung umfasst.
Werkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Zugelement zwischen der Haltevorrichtung und der Fluideinheit angeordnet ist.
Werkzeugmaschinenspindel nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluideinheit wenigstens eine Kontrolleinheit zum Kontrollieren der Löseeinheit und/oder der Haltevorrichtung aufweist.
Werkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Steuerelement der Kontrolleinheit als Ventil und/oder Kolben ausgebildet ist.
Werkzeugmaschinenspindel nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid als Kühlschmiermittel für das Werkzeug ausgebildet ist.
Werkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluideinheit mit wenigstens der Speichervorrichtung und der Druckerzeugungseinheit sowie der Kontrolleinheit als erste Baueinheit ausgebildet ist.
Werkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 6, 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschinenspindel mit der wenigstens die Speichervorrichtung und die Druckerzeugungseinheit sowie die Kontrolleinheit umfassenden Fluideinheit als zweite Baueinheit ausgebildet ist.
Werkzeugmaschinenspindel nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschinenspindel als Motorspindel ausgebildet ist.
Werkzeugmaschine mit einer Werkzeugmaschinenspindel nach einem der vorgenannten Ansprüche.