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DE10309242A1 - Spindle for lathe or machining device, comprising sensor element for surveillance of gas pressure level - Google Patents

Spindle for lathe or machining device, comprising sensor element for surveillance of gas pressure level Download PDF

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Publication number
DE10309242A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tool holder
cone
motor spindle
connection
tool
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10309242A
Other languages
German (de)
Inventor
Folke Dr. Giessler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
Priority to DE10309242A priority Critical patent/DE10309242A1/en
Publication of DE10309242A1 publication Critical patent/DE10309242A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B31/00Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02Chucks
    • B23B31/10Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B23B31/12Chucks with simultaneously-acting jaws, whether or not also individually adjustable
    • B23B31/20Longitudinally-split sleeves, e.g. collet chucks
    • B23B31/201Characterized by features relating primarily to remote control of the gripping means
    • B23B31/202Details of the jaws
    • B23B31/2025Wherein the sleeve is split into two relatively movable parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2260/00Details of constructional elements
    • B23B2260/128Sensors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gripping On Spindles (AREA)

Abstract

The tool insertion area (1) of the spindle is assembled of an inner (2) and an outer conical element (3), a pulling rod (5) with a conical front area (9), and several clamping elements (8). When the rod (5) is axially moved the clamping elements (8) are moved against the inner surface of the outer cone (3), which is pulled tightly into the inner cone (2). Pressurized gas is guided into the gap (10) between the pulling rod (5) and the tool insertion area (1). When both conical elements (2, 3) are joined the pressure in the ducts is reduced. A sensor (11), located at the gap (10) indicates if the tool is safely joined.

Description

Die Erfindung betrifft eine Motorspindel zur Werkzeugbearbeitung, insbesondere für eine Fräs- oder Drehmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a motor spindle for tool processing, especially for a milling or turning machine, according to the preamble of claim 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.Motor spindles are generally known, for example from the DE 19 951 405 C2 , They are used for tool processing, especially for milling and turning machines. At the end of the motor spindles there is a tool holder which has an outwardly opening recess into which a corresponding projection of a tool holder can be inserted in a form-fitting manner. The tool holder is preferably provided with an inner cone and the tool carrier with an outer cone. The outer cone is pulled into the inner cone with great force to releasably connect the tool holder to the tool carrier. This is done by means of a longitudinally displaceable pull rod, which runs coaxially in the motor spindle and extends into the inner cone. There it interacts with pliers-like clamping elements, which are pressed radially outwards when the pull rod is pulled back, positively engaging behind an undercut of the tool holder. In order to keep the inner cone free of impurities and in particular to protect it from fine metal chips, a gas from a reservoir is used which, for example, flows under pressure along the drawbar over the inner cone to the outside. In this way, the inner cone and the outer cone are kept free of dirt particles and the like when loosening and establishing the cone connection. The gas outlet is closed when the outer cone is drawn into the inner cone.

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.To capture the state of the connection Sensors used the location of the tie rod in the motor spindle to capture. For this purpose, the pull rod has one at its rear end Contour that is queried by the sensor of the proximity switch becomes. The movement of the pull rod is only a few millimeters, so that length changes by warming the spindle can affect the accuracy of the query. It can happen that a tool change is initiated even though the tool is still unsolved is what causes significant damage to lead can.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, den Zustand der Verbindung von Werkzeugaufnahme und Werkzeugträger sicher zu erfassen.The object of the invention is the condition of the connection between the tool holder and the tool holder capture.

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.The solution to this problem is through given the features specified in claim 1. By the characteristic Characteristics of the subclaims the motor spindle advantageously further developed.

Die Lösung sieht vor, dass die Erfassungsmittel den Zustand der Verbindung anhand des Gasdruckes erfassen.The solution provides that the means of registration determine the state of the connection based on the gas pressure.

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.A very secure connection results itself when the tensioning elements are retracted from the pull rod this radially outwards be pressed whereby they engage behind an undercut of the tool carrier in a form-fitting manner.

Bei einer einfachen Lösung wird der Zustand der Verbindung anhand eines Druckabfalls des Gases erfasst.With a simple solution the state of the connection is determined based on a pressure drop in the gas.

Zweckmäßigerweise sind die Erfassungsmittel mit einem Drucksensor versehen.The detection means are expedient provided with a pressure sensor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:The invention is described below closer to a drawing described. Show it:

1 einen Ausschnitt einer Motorspindel mit einer Werkzeugaufnahme und einem Werkzeugträger, deren Kegel lose ineinander gesteckt sind, und 1 a section of a motor spindle with a tool holder and a tool holder, the cone are loosely inserted into each other, and

2 die Motorspindel gemäss 1 mit fest eingezogenem Außenkegel des Werkzeugträgers. 2 the motor spindle according to 1 with firmly retracted outer cone of the tool holder.

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. 1 shows a section of a motor spindle, not shown, which has a tool holder on one of its end faces 1 having. This is with an inner cone 2 provided, in which a corresponding outer cone 3 a tool holder 4 is plugged in. The tool carrier 4 can, for example, be provided with an external thread onto which a tool can be screwed.

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.Next shows 1 a longitudinally displaceable pull rod 5 that runs coaxially through the motor spindle and extends over the inner cone 2 extends outwards. For this purpose, the outer cone has a corresponding recess 6 provided, which in particular has an undercut.

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.Around the outer cone 3 firmly in the inner cone 2 to be pulled are pliers-like clamping elements 8th provided that when moving the pull rod - in 1 to the right - pushed radially outwards. For this is on the drawbar 5 a conical element 9 provided that related to the 1 left end of the clamping elements 8th interacts.

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. 2 shows that of the element 9 pliers-shaped clamping elements pressed radially outwards 8th doing the undercut 7 of the tool holder 4 reach behind positively. At the same time, the power-operated pull rod pulls 5 the outer cone 3 - Applying a preload to this - in the inner cone 2 , The connection is released in the reverse order.

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.To prevent dirt particles and metal chips from collecting in the inner cone and thus a firm connection of the two cones 2 . 3 prevent the annular gap area 10 between the tie rod 5 and the tool holder 1 pressurized with air from the inner cone 2 towards the outer cone 3 flows outwards.

Die Austrittsöffnung der Druckluft ist bei fest in den Innenkegel gezogenem Aussenkegel 3 gasdicht verschlossen.The outlet opening of the compressed air is when the outer cone is firmly drawn into the inner cone 3 sealed gastight.

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.So compressed air always flows outwards when the two cones 2 . 3 are not firmly inserted into each other. In this case, the pressure of the compressed air in the lines is significantly lower than when the inner cone outlet is closed. To record the gas pressure is in the range 10 a pressure sensor 11 arranged, which is connected to detection means. The motor spindle can be locked via the pressure detection. A corresponding control can be provided for this.

11
Werkzeugaufnahmetool holder
22
Innenkegelinner cone
33
Aussenkegelskittles
44
Werkzeugträgertool carrier
55
Zugstangepull bar
66
Ausnehmungrecess
77
Hinterschnittundercut
88th
Spannelementclamping element
99
kegelförmiges Elementconical element
1010
BereichArea
1111
Drucksensorpressure sensor

Claims (4)

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.Motor spindle for tool processing, especially for a milling or turning machine, with an end tool holder ( 1 ), which has an inner cone that opens outwards ( 2 ) in which a corresponding outer cone ( 3 ) a tool holder ( 4 ) can be inserted with a pressurized gas which is released from the inner cone when the cone connection is released and 2 ) the tool holder ( 1 ) in the direction of the tool holder ( 4 ) flows outwards, with connecting means for establishing a detachable connection between the tool holder ( 1 ) and the tool carrier ( 4 ), comprising a pull rod that is longitudinally displaceable inside the motor spindle ( 5 ) and in the area ( 10 ) the cone arranged with the pull rod ( 5 ) interacting clamping elements ( 8th ), with the help of which the outer cone ( 3 ) when pulling back the drawbar ( 5 ) in the inner cone ( 2 ) is pulled and sealed gas-tight, and with detection means for detecting the state of the connection, characterized in that the detection means detect the state of the connection on the basis of the gas pressure. 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.Motor spindle according to claim 1, characterized in that the pincer-shaped clamping elements ( 8th ) when pulling back the drawbar ( 5 ) are pushed radially outwards, creating an undercut ( 7 ) of the tool holder ( 4 ) reach behind positively. Motorspindel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel anhand eines Druckabfalls des Gases den Zustand der Verbindung erfassen.Motor spindle according to claim 1 or 2, characterized in that the detection means based on a pressure drop in the gas Record the state of the connection. Motorspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel einen Drucksensor (11) aufweisen.Motor spindle according to one of claims 1 to 3, characterized in that the detection means comprises a pressure sensor ( 11 ) exhibit.
DE10309242A 2003-03-03 2003-03-03 Spindle for lathe or machining device, comprising sensor element for surveillance of gas pressure level Withdrawn DE10309242A1 (en)

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