DE29901425U1

DE29901425U1 - Lagerung einer Motorspindel an einer Werkzeugmaschine

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Publication number: DE29901425U1
Application number: DE29901425U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2000-05-18
Anticipated expiration: 2009-01-29

Description

J03G006

27. Januar 1999

ALFRED JAGER
SF ELEKTROMASCHINENBAU

SiemensStraße 8
61239 Ober-Mörlen

Lagerung einer Motorspindel an einer Werkzeugmaschine

Die Erfindung betrifft eine Lagerung an einer Werkzeugmaschine mit einer in einem Hauptspindelgehäuse drehbar gelagerten Hauptspindel zum Antrieb von Werkzeugen und mit einer Motorspindel, deren Gehäuse anstelle eines Werkzeugs mit der Hauptspindel fest verbindbar ist.

Motorspindeln werden in Werkzeugmaschinen verwendet, um bestimmte spanende Bearbeitungsvorgänge durchzuführen. Sie bestehen im wesentlichen aus einem mit sehr hoher Drehzahl umlaufenden, frequenzgesteuerten Elektromotor kompakter Bauart, dessen Motorwelle die Antriebsspindel für ein Bearbeitungswerkzeug, z.B. einen Fräskopf, bildet. Zur Aufnahme in der Werkzeugmaschine weist das Gehäuse der Motorspindel in der Regel einen Tragzapfen auf, der in die Werkzeugaufnahme der Hauptspindel eingesetzt und auf die gleiche Weise wie Werkzeuge dort festgespannt wird. Eine Lagerung einer Motorspindel der eingangs genannten Art ist aus der US 4 077 736 und der DE 298 10 481 Ul bekannt.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Lagerung der Motorspindel durch die Hauptspindel den Präzisionsanforderungen an die mit einer Motorspindel durchzuführenden Bearbeitungsvorgänge nicht immer genügt. Eine Ursache wird darin

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gesehen, daß das Hauptspindellager bei manchen Werkzeugmaschinen ein geringes radiales Spiel aufweist. Da eine in die Hauptspindel eingesetzte Motorspindel den Abstand des Werkzeugs von dem Hauptspindellager erheblich vergrößert, wird der nachteilige Effekt eines solchen Spiels bei Verwendung einer Motorspindel verstärkt wirksam.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung für eine Motorspindel an einer Werkzeugmaschine zu schaffen, die den genannten Nachteil beseitigt und eine feste, spielfreie Abstützung der Motorspindel am Gehäuse der Werkzeugmaschine ermöglicht, wobei eine leichte Auswechselbarkeit der Motorspindel erhalten bleiben soll.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem axialen Zwischenraum zwischen dem Gehäuse der Motorspindel und dem Hauptspindelgehäuse koaxial zur Hauptspindel ein lose an dem Hauptspindelgehäuse anliegender Lagerring angeordnet ist, der den axialen Zwischenraum spielfrei überbrückt und das Gehäuse der Motorspindel an dem Hauptspindelgehäuse abstützt und daß die axiale Breite des Lagerrings einstellbar ist. Durch den erfindungsgemäßen Lagerring wird das Gehäuse der Motorspindel in axialer Richtung spielfrei an dem Hauptspindelgehäuse abgestützt und auf diese Weise daran gehindert in einer die Drehachse der Motorspindel enthaltenden Ebene Kippbewegungen auszuführen. Die Drehachse der Motorspindel bleibt daher in ihrer durch den Lagerring bestimmten Ausrichtung stabil, wodurch ein verstärktes Übertragen eines geringen Spiels im Hauptspindellager auf das Bearbeitungswerkzeug der Motorspindel vermieden wird. Da der Lagerring nur lose an dem Hauptspindelgehäuse anliegt, kann er beim Auswechseln der Motorspindel gemeinsam mit dieser entfernt werden, ohne daß es hierzu zusätzlicher Maßnahmen, wie Lösen einer Schraubverbindung bedarf. Das Aus- und Einwechseln der Motorspindel kann daher bei der erfindungsgemäß gestalteten Lagerung

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automatisch erfolgen, wenn die Werkzeugmaschine dafür eingerichtet ist. Durch die Einstellbarkeit der axialen Breite eignet sich der Lagerring für unterschiedliche Einbausituationen bzw. unterschiedlich gestaltete Werkzeugmaschinen, da seine Breite an den jeweiligen Anwendungsfall angepaßt werden kann.

Vorzugsweise weist der Lagerring zwei parallele Abstützflächen auf, eine erste Abstüt &zgr; fläche für die Anlage an dem Hauptspindelgehäuse, eine zweite Abstützfläche für die Anlage am Gehäuse der Motorspindel. Weiterhin kann der Lagerring an dem Gehäuse der Motorspindel zentriert sein.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Lagerring zwei Ringelemente aufweist, wobei jedes Ringelement eine der ersten und zweiten Abstüt&zgr;flächen trägt und die Ringelemente durch eine Spreizvorrichtung aneinander abgestützt und in axialer Richtung relativ zueinander verstellbar sind. Eine solche Ausgestaltung hat den Vorteil, daß nach dem Einwechseln der Motorspindel in die Werkzeugaufnahme der Hauptspindel mit Hilfe der Spreizvorrichtung über die Motorspindel die Hauptspindellagerung axial verspannt werden kann, wodurch ein in der Hauptspindellagerung vorhandenes radiales Spiel verringert oder beseitigt werden kann. Zusätzlich sorgt der durch die axiale Verspannung hervorgerufene Reibschluß zwischen dem Gehäuse der Motorspindel, dem Lagerring und dem Hauptspindelgehäuse für eine so feste Abstützung zwischen dem Gehäuse der Motorspindel und dem Hauptspindelgehäuse, daß die an dem Werkzeug der Motorspindel auftretenden, verhältnismäßig geringen Radialkräfte keine Lageänderung zwischen Motorspindel und Hauptspindelgehäuse hervorrufen können.

Eine besonders stabile, kostengünstig und einfach herstellbare und einfach zu handhabende Gestaltung der Spreizvorrichtung besteht erfindungsgemäß darin, daß ein Ringelement

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mit einem Abschnitt mit Außengewinde in eine zentrale Bohrung mit Innengewinde des anderen Ringelements eingeschraubt ist. Mittels einer zusätzlich vorhandenen Gewindesicherung kann die Gewindeverbindung der Ringelemente in der jeweiligen Spannstellung blockiert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels naher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.

In der Zeichnung ist im Axialschnitt das vordere Ende eines Hauptspindelgehäuses 1 mit der darin gelagerten Hauptspindel 2 einer Werkzeugmaschine gezeigt. Die Hauptspindel 2 weist eine Längsbohrung mit einer durch einen Steilkegel gebildeten Werkzeugaufnahme 3 auf, in die ein entsprechend gestalteter Tragzapfen 4 eingesetzt ist. Der Tragzapfen 4 wird in gleicher Weise wie die an seiner Stelle in die Hauptspindel 2 einsetzbaren Werkzeuge mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Spannvorrichtung in der Werkzeugaufnahme 3 festgespannt. Der Tragzapfen 4 ist mit dem Gehäuse 5 einer Motorspindel 6 fest verbunden. Das Gehäuse 5 enthält einen frequenzgeregelten Elektromotor für hohe Drehzahlen. Die Motorwelle des Elektromotors ragt auf der dem Tragzapfen 4 entgegengesetzten Seite aus dem Gehäuse 5 heraus und weist dort eine Spannkupplung 7 zur Aufnahme eines spanenden Werkzeugs auf. Der Tragzapfen 4 ist bei diesem Ausführungsbeispiel koaxial zur Motorwelle der Motorspindel 6 angeordnet, die Motorwelle ist daher auch koaxial zur Hauptspindel ausgerichtet.

Zwischen der der Motorspindel 6 zugekehrten, zur Drehachse orthogonalen Fläche 8 des Hauptspindelgehäuses 1 und der dem Hauptspindelgehäuse 1 zugekehrten, zur Drehachse orthogonalen Fläche 9 der Motorspindel 6 ist ein die Hauptspindel 2 und den Tragzapfen 4 umgebender Abstützring 10 angeordnet, der aus einem äußeren Ringeleraent 11 mit einer mit

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Innengewinde versehenen Bohrung 12 und einem inneren Ringelement 13 besteht, das mit einem mit Außengewinde versehenen Abschnitt 14 in die Bohrung 12 eingeschraubt ist. Das Ringelement 11 liegt mit einer ebenen, radialen Abstützfläehe 15 an der Fläche 8 des Hauptspindelgehäuses 1 an. Das Ringelement 13 weist eine zur Abstützfläche 15 parallele Abstützfläche 16 auf, mit der es an der Fläche 9 anliegt. Die Abstützfläche 16 befindet sich in einer Einsenkung. Der Rand der Einsenkung umgreift mit seiner zylindrischen Innenfläche eine Mantelfläche 17 der Motorspindel 6, wodurch der Abstützring 10 gegenüber der Motorspindel 6 zentriert wird. In seiner äußeren Mantelfläche weist das Ringelement 13 mehrere radiale Sackbohrungen 18 für das Einsetzen eines Hakenschlüssels auf, mit dem das Ringelement 13 zum Verspannen der Motorspindellagerung gedreht werden kann. Mittels einer in eine radiale Gewindebohrung im Ringelement 11 eingeschraubten Gewindesicherung 19 kann das Ringelement 13 in der jeweiligen Spannstellung gegen Lösen gesichert werden. Beim Spannen des Ringelements 13 wird das Ringelement 11 festgehalten, bis ein Reibschluß zwischen der Fläche 8 und der Abstützfläche 15 besteht. Anschließend sorgt der gegenüber dem Gewindedurchraesser größere Durchmesser der Abstützfläche 15 dafür, daß sich das Ringelement 11 nicht weiter mitdreht.

Claims

1. Lagerung an einer Werkzeugmaschine mit einer in einem Hauptspindelgehäuse drehbar gelagerten Hauptspindel zum Antrieb von Werkzeugen und mit einer Motorspindel, deren Gehäuse anstelle eines Werkzeugs mit der Hauptspindel fest verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem axialen Zwischenraum zwischen dem Gehäuse (5) der Motorspindel (6) und dem Hauptspindelgehäuse (1) koaxial zur Hauptspindel (2) ein lose an dem Hauptspindelgehäuse (1) anliegender Lagerring (10) angeordnet ist, der den axialen Zwischenraum spielfrei überbrückt und das Gehäuse (5) der Motorspindel (6) an dem Hauptspindelgehäuse (1) abstützt und daß die axiale Breite des Lagerrings (10) einstellbar ist.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerring (10) zwei parallele Abstützflächen (15, 16) aufweist, eine erste Abstützfläche (15) für die Anlage an dem Hauptspindelgehäuse (1) und eine zweite Abstützfläche (16) für die Anlage am Gehäuse (5) der Motorspindel (1).

3. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerring (10) an dem Gehäuse (5) der Motorspindel (6) zentriert ist.

4. Lagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerring (10) zwei Ringelemente (11, 13) aufweist, daß jedes Ringelement (11, 13) eine der ersten und zweiten Abstützflächen (15, 16) trägt und daß die Ringelemente (11, 13) durch eine Spreizvorrichtung aneinander abgestützt und in axialer Richtung relativ zueinander verstellbar sind.

5. Lagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringelement (13) mit einem Abschnitt (14) mit Außengewinde in eine zentrale Bohrung (12) mit Innengewinde des anderen Ringelements (11) eingeschraubt ist.

6. Lagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeverbindung der Ringelemente (11, 13) durch eine Gewindesicherung (19) feststellbar ist.