DE10309242A1

DE10309242A1 - Motorspindel zur Werkzeugbearbeitung, insbesondere für eine Fräs- oder Drehmaschine

Info

Publication number: DE10309242A1
Application number: DE10309242A
Authority: DE
Inventors: Folke Dr. Giessler
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2003-03-03
Filing date: 2003-03-03
Publication date: 2004-09-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Motorspindel zur Werkzeugbearbeitung, insbesondere für eine Fräs- oder Drehmaschine, mit einer stirnseitigen Werkzeugaufnahme (1), die einen sich nach außen öffnenden Innenkegel (2) aufweist, in den formschlüssig ein korrespondierender Außenkegel (3) eines Werkzeugträgers (4) einsteckbar ist, mit einem druckbeaufschlagten Gas, das beim Lösen und Herstellen der Kegelverbindung vom Innenkegel (2) der Werkzeugaufnahme (1) in Richtung des Werkzeugträgers (4) nach außen strömt, mit Verbindungsmitteln zur Herstellung einer lösbaren Verbindung zwischen der Werkzeugaufnahme (1) und dem Werkzeugträger (4), umfassend ein im Innern der Motorspindel längsverschiebbare Zugstange (5) und im Bereich (10) der Kegel angeordnete mit der Zugstange (5) zusammenwirkende Spannelemente (8), mit deren Hilfe der Außenkegel (3) beim Zurückziehen der Zugstange (5) in den Innenkegel (2) gezogen und dabei gasdicht verschlossen wird, und mit Erfassungsmitteln zum Erfassen des Zustands der Verbindung. Um jeweils eine sichere Verbindung von Werkzeugaufnahme und Werkzeugträger beim Betrieb der Motorspindel zu erzielen, erfassen die Erfassungsmittel den Zustand der Verbindung anhand des Gasdruckes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Motorspindel zur Werkzeugbearbeitung, insbesondere für eine Fräs- oder Drehmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Motorspindeln sind allgemein bekannt, beispielsweise aus der DE 19 951 405 C2 . Sie werden zur Werkzeugbearbeitung insbesondere für Fräs- und Drehmaschinen eingesetzt. Stirnseitig ist an den Motorspindeln eine Werkzeugaufnahme vorhanden, die eine sich nach außen öffnende Vertiefung aufweist, in welche formschlüssig ein korrespondierender Vorsprung eines Werkzeugträgers einsteckbar ist. Vorzugsweise ist die Werkzeugaufnahme mit einem Innenkegel und der Werkzeugträger mit einem Aussenkegel versehen. Zur lösbaren Verbindung der Werkzeugaufnahme mit dem Werkzeugträger wird der Aussenkegel mit großer Kraft in den Innenkegel gezogen. Dies geschieht mittels einer längsverschiebbaren Zugstange, die koaxial in der Motorspindel verläuft und sich in den Innenkegel hineinerstreckt. Dort wirkt sie mit zangenförmigen Spannelementen zusammen, die beim Zurückziehen der Zugstange radial nach außen gedrückt werden, wobei sie einen Hinterschnitt des Werkzeugträgers formschlüssig hintergreifen. Um den Innenkegel frei von Verunreinigungen zu halten und ihn insbesondere vor feinen Metallspänen zu schützen, wird ein Gas eines Reservoirs verwendet, welches beispielsweise entlang der Zugstange über den Innenkegel unter Druck nach außen strömt. Auf diese Weise wird beim Lösen und Herstellen der Kegelverbindung der Innenkegel als auch der Außenkegel von Schmutzpartikeln und dergleichen freigehalten. Bei in den Innenkegel eingezogenem Außenkegel ist der Gasaustritt verschlossen.

Zur Erfassung des Zustands der Verbindung werden Sensoren verwendet, die die Lage der Zugstange in der Motorspindel erfassen. Die Zugstange weist hierzu an ihrem hinteren Ende eine Kontur auf, die von dem Sensor des Näherungsschalters abgefragt wird. Die Bewegung der Zugstange beträgt nur wenige Millimeter, so dass Längenänderungen durch Erwärmung der Spindel die Genauigkeit der Abfrage beeinträchtigen können. Dadurch kann es vorkommen, dass ein Werkzeugwechsel eingeleitet wird, obwohl das Werkzeug noch nicht gelöst ist, was zu erheblichen Schäden führen kann.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, den Zustand der Verbindung von Werkzeugaufnahme und Werkzeugträger sicher zu erfassen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gegeben. Durch die kennzeichnenden Merkmale der Unteransprüche ist die Motorspindel in vorteilhafter Weise weiter ausgestaltet.

Die Lösung sieht vor, dass die Erfassungsmittel den Zustand der Verbindung anhand des Gasdruckes erfassen.

Eine sehr sichere Verbindung ergibt sich, wenn die Spannelemente beim Zurückziehen der Zugstange von dieser radial nach außen gedrückt werden, wobei sie einen Hinterschnitt des Werkzeugträgers formschlüssig hintergreifen.

Bei einer einfachen Lösung wird der Zustand der Verbindung anhand eines Druckabfalls des Gases erfasst.

Zweckmäßigerweise sind die Erfassungsmittel mit einem Drucksensor versehen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 einen Ausschnitt einer Motorspindel mit einer Werkzeugaufnahme und einem Werkzeugträger, deren Kegel lose ineinander gesteckt sind, und
2 die Motorspindel gemäss 1 mit fest eingezogenem Außenkegel des Werkzeugträgers.
1 zeigt einen Ausschnitt einer nicht dargestellten Motorspindel, die an einer ihrer Stirnseiten eine Werkzeugaufnahme 1 aufweist. Diese ist mit einem Innenkegel 2 versehen, in den ein korrespondierender Aussenkegel 3 eines Werkzeugträgers 4 eingesteckt ist. Der Werkzeugträger 4 kann beispielsweise mit einem Außengewinde versehen sein, auf den ein Werkzeug aufschraubbar ist.
Weiter zeigt 1 eine längsverschiebbare Zugstange 5, die koaxial durch die Motorspindel verläuft und sich über den Innenkegel 2 hinaus nach außen erstreckt. Hierzu ist der Außenkegel mit einer entsprechenden Ausnehmung 6 versehen, die insbesondere einen Hinterschnitt aufweist.
Um den Aussenkegel 3 fest in den Innenkegel 2 zu ziehen, sind weiter zangenförmige Spannelemente 8 vorgesehen, die beim Verschieben der Zugstange – in 1 nach rechts – radial nach außen gedrückt werden. Hierzu ist an der Zugstange 5 ein kegelförmiges Element 9 vorgesehen, das mit dem bezogen auf 1 linken Ende der Spannelemente 8 zusammenwirkt.
2 zeigt die von dem Element 9 radial nach außen gedrückten zangenförmigen Spannelemente 8, die dabei den Hinterschnitt 7 des Werkzeugträgers 4 formschlüssig hintergreifen. Gleichzeitig zieht die kraftbeaufschlagte Zugstange 5 den Aussenkegel 3 – diesen dabei mit einer Vorspannung beaufschlagend – in den Innenkegel 2. Die Lösung der Verbindung erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.
Um zu verhindern, dass sich Schmutzpartikel und Metallspäne im Innenkegel ansammeln und damit eine feste Verbindung der beiden Kegel 2, 3 verhindern, wird der ringspaltförmige Bereich 10 zwischen der Zugstange 5 und der Werkzeugaufnahme 1 mit Druckluft beaufschlagt, die vom Innenkegel 2 in Richtung Aussenkegel 3 nach außen strömt.
Die Austrittsöffnung der Druckluft ist bei fest in den Innenkegel gezogenem Aussenkegel 3 gasdicht verschlossen.
Es strömt also immer dann Druckluft nach außen, wenn die beiden Kegel 2, 3 nicht fest ineinander gesteckt sind. In diesem Fall ist der Druck der Druckluft in den Leitungen deutlich geringer als bei verschlossener Innenkegelaustrittsöffnung. Zur Erfassung des Gasdruckes ist im Bereich 10 ein Drucksensor 11 angeordnet, der mit Erfassungsmitteln verbunden ist. Über die Druckerfassung kann die Motorspindel gesperrt werden. Hierzu kann eine entsprechende Steuerung vorgesehen sein.

1: Werkzeugaufnahme
2: Innenkegel
3: Aussenkegel
4: Werkzeugträger
5: Zugstange
6: Ausnehmung
7: Hinterschnitt
8: Spannelement
9: kegelförmiges Element
10: Bereich
11: Drucksensor

Claims

Motorspindel zur Werkzeugbearbeitung, insbesondere für eine Fräs- oder Drehmaschine, mit einer stirnseitigen Werkzeugaufnahme (1), die einen sich nach außen öffnenden Innenkegel (2) aufweist, in den formschlüssig ein korrespondierender Außenkegel (3) eines Werkzeugträgers (4) einsteckbar ist, mit einem druckbeaufschlagten Gas, das beim Lösen und Herstellen der Kegelverbindung vom Innenkegel (2) der Werkzeugaufnahme (1) in Richtung des Werkzeugträgers (4) nach außen strömt, mit Verbindungsmitteln zur Herstellung einer lösbaren Verbindung zwischen der Werkzeugaufnahme (1) und dem Werkzeugträger (4), umfassend eine im Innern der Motorspindel längsverschiebbare Zugstange (5) und im Bereich (10) der Kegel angeordnete mit der Zugstange (5) zusammenwirkende Spannelemente (8), mit deren Hilfe der Außenkegel (3) beim Zurückziehen der Zugstange (5) in den Innenkegel (2) gezogen und dabei gasdicht verschlossen wird, und mit Erfassungsmitteln zum Erfassen des Zustands der Verbindung, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel den Zustand der Verbindung anhand des Gasdruckes erfassen.
Motorspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zangenförmigen Spannelemente (8) beim Zurückziehen der Zugstange (5) radial nach außen gedrückt werden, wobei sie einen Hinterschnitt (7) des Werkzeugträgers (4) formschlüssig hintergreifen.
Motorspindel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel anhand eines Druckabfalls des Gases den Zustand der Verbindung erfassen.
Motorspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel einen Drucksensor (11) aufweisen.