DE2007509C - Kraftbetatigte Spanneinrichtung fur Drehmaschinen u dgl Werkzeug maschinen - Google Patents

Description

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Die ErIiHdUIIg betrifft eine kraftbetätigte Spanneinrichtung für Drehmaschinen und dergleichen Werkzeugina· liinen mit einem an einer hohlen Arbeitsspindel befestigten Spannfutter, dessen Spannbacken durch im Füllkörper tangential zur Dreh-Lichse geführte Keüstangen mit einer Antriebsverzahiü; ig antreibbar sind, in die ein im Flitterkörper l'L'lih: -rtes Aiiiriebszahnracl eingreift, und mit einem am anderen Spindelende befestigten, mitumlaufenden Druckmittel linder, dem das Druckmittel über ein feststehendes, auf einem mitumlaufenden Zapfen gelagertes Druckmittelüberleitungsgehäuse zugeführt und dessen Kolbenbewegung mittels eines in der Hohlspindel angeordneten Übertragungsglieds auf das Antriebsglied des Spannfutters übertragen svird.

Derartige kraftbetätigte Spanneinrichtungen für Werkzeugmaschinen sind bekannt. Das mit Keüstangen zum Antrieb der Spannbacken versehene Spannfutter zeichnet sich durch hohe Genauigkeit aus, die auch bei einem jahrelangen Betrieb erhalten bleibt. Da die in Zähne der Spannbacken eingreifende Verzahnung der Keüstangen derart weit verschoben werden kann, daß die Spannbacken außer Eingriff mit den Keüstangen gelangen können, ergibt sich bei diesen Keilstangen-Spannfuttern die Möglichkeit, die Spannbacken auf einfache Weise in ihre Stellung zu den Keüstangen zu verstellen und ganze Backensätze auszuwechseln. Bei der bekannten Ausführung der Spanneinrichtung sind die Keüstangen parallel zur Drehachse im Futterkörper geführt: als Antrieb wird e! 1 am anderen Spindelende befestigter Druckmiltelzylinder verwendet, dessen in axialer Richtung verschiebbarer Spannkolben über eine in der hohlen Arbeitsspindel verlaufende Stange und ein im Futterkörper geführtes Antriebsglied mit den Keüstangen verbunden ist Diese bekannte Ausführung erfordert eine gewisse Mindesthöhe des Futterkörpers in axialer Richtung, weshalb sie nur bei größeren Spannfuttern verwirklicht werden kann.

Es ist auch schon ein Dreibacken-Drehbankfutter mit einem Keilstangenantrieb der Spannbacken bekannt. Sein Vorteil liegt in der schnellen Umrüstbarkeit und der hohen Dauergenauigkeit. Mit diesem bekannten Futter sind aber die Forderungen, die moderne Hochleistungsdrehmaschinen an ein Futter stellen, wie hohe Spannkräfte, hohe Zentriergenauigkeit und zeitsparende Umrüstung, nicht zu erfüllen. Das bekannte Dreibacken-Drehbankfutter ist ein Handspannfutter, bei dem die gesamte Kraft über nur einen Zahn des Zentralrades übertragen wird.' Dieser eine Zahn muß das über eine Keilstange und eine Spindel eingeleitete Drehmoment auf die beiden anderen Keüstangen weiterleiten. Bei diesem Kraftflii". wird der e^;ne Zahn so hoch beansprucht, daß eine Übertragung der zur Zeit gefoiderten hohen Spannkräfte damit nicht möglich wäre. Außerdem wird durch die Art der Kraftübertragung des be kannten Futters die Zentriergenauigkeit des Futters beeinträchtigt, weil die direkt durch die Spindel angetriebene Keilstange die anderen Keilstangen, die über elastische Zwischenglieder bewegt werden, beeinflußt. Durch diese verschiedenen Stcifigkeiten, die aus den verschieden langen Kraftwegen resultieren, und auch die unsymmetrische Verformung des Futt'^rkörpers wird die Zentriergenauigkeit von der Belastung dieser Teile und damit vom eingeleiteten Drehmoment abhängig.

Bekannt ist forner ein Druckmittelantrieb für die Spannbacken von Mehrbackcnfuttern mit einem Kolbentrieb, der in einer Ebene senkrecht zur Futterachse wirksam ist und die Radialbewegung der Spannbacken nach beiden Richtungen einleitet. Zwischen Kolben um! Spannbacken ist eine in beiden Drehrichtiingen mitnehmende Kupplung eingefügt, deren Wirksamkeit in jeder Drehrichliing für sich

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wahlweise beeinflußbar ist. Bei einem solchen Druck- wege, die zu einer hohen Zentriergenauigkeil führen, miitelantrieb ist die Anwendung eines Drehkolheiis Durch diese Kräfteteilung ist es möglich, höhere /ur Drehung eines mit Spiralverzahnung versehenen Drehmomente einzuleiten und damit höhere Spann-Rades bekannt, wobei die Kupplung aus feder- kräfte zu erhalten. Dabei stellt der Zahneingriff belasteten Mitnehmern besteh:. Diese übertragen die 5 keinen Engpaß mehr dar. Durch die gleichmäßige Drehbewegung d?:, Drehkolbens auf das Spi'alrcd. Kräfteverteilung wird die Abwäizgenauigkeit der das die Spannbacken verschiebt. Einer der Mitneh- Schrägverzahnung und damit die Futtergenauigkeit mer ist jeweils unwirksam einstellbar, um so ein erhöht, die spezifische Zahnbelastung vermindert !nnen- oder Aulienspannen zu ermöglichen. Als und zusätzlich eine Komponente erzeugt, die d ή Kupplung kann eine Klauenkupplung dienen, die io Kippen der Keilstangen, das durch die radiale Reals Kolben ausgebildet ist und mittels des Druck- aktionskraft der Spannbacken entsteht, entgegenmittels wahlweise ein- und ausschaltbar ist. wirkt. Dadurch werden die Reibungskräfte an den

Dieser hydraulische Antrieb eignet sich nur zum Keilslangen vermindert und damit der Wirkungsgrad Antrieb eines Planspiralfutter, weil er konstruktiv des Futters verbessert. Durch diese Maßnahmen v.i gestaltet ist. daß es möglich ist, aus einer mehr- 15 wird eine höhere Zentriergenauigkeit durch gleichzeitigen Teildrehung beliebig viele Umdrehungen zu mäßige: Kraftflutt und eine hohe Spannkraft durch erhalten. Weiterhin sind alle bekannten Antriebs Kräfteteilung und verbesserten Wirkungsgrad er-■vstenie. es gibt auch elektromagnetische, für reicht.

■'-hrere Umdrehungen ausgelegt und nicht geeignet. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung

iie lür die hohen Spannkräfte erforderlichen Dreh- 20 ist die Steuervorrichtung durch einen im Zapfen

Miomente bei den für eine umlaufende Spanuemrich- entgegen der Kraft einer Feder axial verschiebbaren

..ing notwendigen, kleinen Abmessungen, Gewichten Steuer« ift gebildet, der mit einem Ende aus dem

■.!iid Schwungmomenten zu erzeugen. Mit Einrieb- Zapfen herausragt, an seinem anderen Ende konisch

Hingen ähnlicher Art und vergleichbarer Größe ist ausgebildet ist und durch vorzugsweise zwei si:¹',

e> nicht moulich, Spannkräfte zu erzielen, die bei as gegenüberliegende, radial im Zapfen geführte Be-

etwd 20 mp und höher liegen. tätigungsslifte verschiebbar ist, die mit ihrem mnen-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine liegenden, konisch ausgeführten Ende am SieuersnM :-.raftbctätigte Spanneinrichtung fiir Werkzeug- anliegen und in Abhängigkeit von der Winkelstellung maschinen mit einem an einer hohlen Arbeitsspindel des Schwenkkolbens durch eine Steuerkurve vji befestigten Spannfutter der eingangs genannten Art 30 schiebbar sind. Die Steuerkurve ist ertindungsgemül' ■<i) auszubilden, daß unter Beseitigung der aufge- in Form einer dem Sthwenkwinkel beim Spa;·.", zeigten Nachteile und Mängel des vorstehein. geschil- Vorgang entsprechenden Ausnehmung ar. eif:eir Jerten Standes der Technik mit der Spanne'inrich- Flanschring gebildet, der am Zyiindergehriuse betung gleichzeitig hohe Spannkräfte, eine hohe festigt ist. Neben der Ausnehmung ist die Steuer-Zentriergena"igkeit und eine zeitsparende Umrüstung 35 kurve in Form'einer dem Verschwenkwmke) in bei kleiner axialer Futterhöhe möglich sind, und Wechselbereich entsprechenden Auflaufschräge an mit der die Werkzeugmaschine aus Sicherheitsgrün- de.η Flar.schring ausgebildet.

den abschaltbar ist, wenn sich die Spannbacken mit Durch die Verlagerung der von der WinkeHelluni:

cien Kcilstangen nicht mehr in Eingriff befinden. des Schwenkkolbens und damit der K-jilstangen al-

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung da- 40 hängigen Steuervorrichtung an das hintere, den

durch gelöst, daß das Antriebszahnrad über ein Druckmittelzylinder tragende Ende der Spinde! '.si

durch die HoMspinde! verlaufendes Drehrohr mit es erstmals möglich, den Antrieb der Werkzeue-

einem Schwenkkolben eires Schwenkkolbenzylinders maschine selbsttätig so lan?,e zu blockieren, wie die

unmittelbar verbunden ist und der das Druckmitte!- Keilstangen sich in einer Stellung befinden, in der Überleitungsgehäuse tragende Zapfen am Schwenk- 45 sie außer Eingriff mit den Spannbacken sind. Hu

kolben befestigt und mit einer von der Winkel- Steuervorrichtung kann darüber hinaus auf einfach-

stellung des Schwenkkolbens und damit der Keil- Weise mit einer Anzeigevorrichtung verseilen we^r-

stangen abhängigen Steuervorrichtung versehen ist. den. die die jeweilige Stellung der von außen 'licht

Der mit der Erfndung erzielbare technische Fort- sichtbaren Kcilstangen anzeigt. Schließlich is» es schritt beruht auf mehreren Vorteilen: Der Dreh- 50 möglich, unter Zuhilfenahme der Steuervorrichtung

kolbenzylinder braucht nur eine Teildrehung auszu- eine Folgesteuerung für die Bewegung der KdI-

iühren, die kleiner als 90 ist und bleibt stets ohne stangen zu schaffen, beispielsweise um nach jedem

Unterbrechung mit dem Spannfutter verbunden. Der Verstellen oder Wechseln der Spannbacken und ν(·_;

Drehkolbenzylinder legt den gleichen Weg mit dem jedem Spannvi.rgang einen vollen Hub den Spann-Zentralrad des Spannfutters zurück, wodurch eine 55 futters einzuschalten.

dreifliigelige Gestaltung des Drehkolbens möglich ist, In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dei

die Voraussetzung ist für die Erzeugung der not- erfindungsgemäßen Spanneinrichtung dargestellt. Es

wendigen Drehmomente bei den nach dem Stand zeigt

der Technik zulässigen Abmessungen, Gewichten F ig. 1 einen Längsschnitt durch die Spindel einer

und Schwungmomenten. Der Drehkolbcn läßt sich 60 Werkzeugmaschine mit der eründungsgemäßen

in mehreren Stellunge.; zwischen seinen beiden End- Spanneinrichtung,

Stellungen anhalten. Da der Kraftfliiß durch den Fig. 2 eine teilweise geschnittene Vorderansicht

Drehantrieb vom Zcntralrad ausgeht, wird das ein- des Spannfutters gemäß der Schnittlinie II-Il in

geleitete Drehmoment gleichmäßig zu je einem Drit- Fig. 1,

tel auf die drei Keilstangen des Futters verteilt; alle 65 F i g. 3 einen Querschnitt durch den Druckmittel-Teile unterliegen tlami*. der gleichen Beanspruchung zylinder gemäß der Schnittlinie HI-IlI in Fig. 1, und haben be', den durch die Konstruktion beding- F i g. 4 einen Längsschnitt durch den die Steuerten gleichen Steifigkeiten auch gleiche Verfornumgs- vorrichtung aufnehmenden und das Druckmittel

übcrlcitungsgchäusc tragenden Zapfen des Druckmiltelzyliiulers in vergrößertem Maßstab und

!•'ig. 5 einen Querschnitt durch einen Teil der Steuervorrichtung gemäß der Schnittlinie V-V in I" ι g. 1 und 4.

Am Spindelflansch I α der Spindel 1 einer im übrigen nicht dargestellten Werkzeugmaschine ist mittels Futterschrauben la ein Spannfutter 2 befestigt, das durch einen am anderen Spindelendc angeordneten Schwenkkolben-Zylinder 3 betätigt wird. Das Spannfutter 2 weist einen Futterkörper 4 mit radialen Führungen Aa auf, in denen jeweils eine aus GrundbackcSa und Aufsatzbacke 5 b zusammengesetzte Spannbacke 5 geführt ist. Die Grundbacken S α sind an ihrer Rückenfläche mit Zähnen S c verschen, in welche die Verzahnung 6 b jeweils einer Keilstange 6 eingreift. Die Keilstangun 6 sind tangential beweglich im Futterkörper 4 geführt. Sie besitzen an ihrer zur Futtermittc weisenden Längsseite eine Antriebsverzahnung 6σ, in die ein im Futterkörper 4 drehbar gelagertes Antriebszahnrad 7 eingreift.

In das Antriebszahnrad 7 greift unverdrehbar ein Drehrohr 8 ein, das durch die hohle Spindel 1 bis zum anderen Spindelcnde hindurchgeführt ist. An diesem Spindelende ist an einen Zwischenflansch 9 mittels Befestigungsschrauben 10 das Zylindergehäuscll des Schwenkkolben-Zylinders 3 befestigt. In dem Zylindergehäuse ii befindet sich ein mit Kolbenflügeln 12a versehener Schwenkkolben 12, der ebenfalls unverdrehbar mit dem Drehrohr 8 verbunden ist.

Das zur Betätigung des mit der Spindel 1 umlauden Schwcnkkolben-Zylinders 3 erforderliche Druckmittel wird diesem über ein stillstehendes Druckmittelübcrleitungsgehäuse 14 zugeführt, das auf einem am Schwenkkolben 12 angeordneten Zapfen

13 gelagert ist. Das zu- bzw. abfließende Druckmittel steht über zwei im Dnickmittelüberleitungsgehäuse

14 angeordnete und in Ringnuten 14 a mündende Anschlüsse 14 h sowie über im Zapfen 13 und Schwenkkolben 12 verlaufende Kanäle mit den Zylinderkammern 11 α bzw. lift in Verbindung.

Bei einer Beaufschlagung der Zylinderkammern lift mit Druckmittel wird der Schwenkkolben 12 aus seiner in F i g. 3 gezeigten Lage im Uhrzeigersinn verdreht, wobei der maximale Verdrehwinkel dem in F i g. 3 eingezeichneten Winkel « entspricht. Durch die unmittelbare und übersetzungsfreie Verbindung des Schwenkkolbens 12 über das Drehrohr 8 mit dem Antriebszahnrad 7 entspricht der Dreh· winkel des Antriebszahnrades 7 der Verdrehung des Scliwenkkolbcns 12, so daß diese zugleich ein Mall für die Versehiebcbewegung der Keilstangen 6 ist. Im Bereich des Winkels <i rindet die Spannbewegung des Spannfutters 2 statt. Sobald bei einer Beaufschlagung der Zylinderkammern Hn die Kolbenflügel 12a über die in Fig. 3 eingezeichnete Stellung hinaus in den Bereich des eingezeichneten

ίο Winkels β gelangen, treten die Verzahnungen 6 b der Keilstangen 6 außer Eingriff mit den Zähnen S c der Grundbacken 5 a. In dieser Stellung soll der Antrieb für die Spindell automatisch unterbrochen sein. Zu diesem Zweck ist in einer zentrischen Axialbohrung im Zapfen 13 ein Steuerstift 17 gelagert, der mit seinem einen Ende aus dem Zapfen 13 herausgeführt ist und unter der Kraft einer Feder 18 steht. Der Stcuerstift 17 ist an seinem innenliegenden Ende konisch ausgebildet. An diesem Ende greifen

ao ebenfalls konisch ausgebildete Betätigungsstifte 19 an, die sich auf einem gemeinsamen Durchmesser gegenüberliegend radial im Zapfen 13 geführt sind. Die Betätigungsstifte 19 werden in Abhängigkeit von der Wink-.!stellung des Schwenkkolbens 12 durch je

as eine Steuerkurve 20 verschoben, die am Zylindergehäuse 11 ausgebildet ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich die Steuerkurven 20 an einem Flanschring 15, der mittels Schrauben 16 am Zylindergehäuse 11 befestigt ist. Die Steuerkurve 20 für jeden Betätigungsstift 19 besteht hierbei aus einer dem Verschwenkwinkel im Arbeitsbereich « entsprechenden Ausnehmung und der inneren Zylinderfläche des Flanschringes 15 sowie aus abgeschrägten Übergangsstellen.

Solange sich der Schwenkkolben 12 im Arbeitsbereich it \r~: egt, findet keine radiale Verschiebung der ßetätigungsstifte 19 statt. Gelangt der Schwenkkolben 12 jedoch in den Wechselbereich /i, drücken die entsprechenden Teile der Steuerkurve 20 die Betätigungsstifte 19 radial nach innen, wodurch diese über ihre konischen Flächen den Steuerstift 17 in axialer Richtung entgegen der Kraft der Feder 18 aus dem Zapfen 13 hera'isbewegcn. Der größtmögliche Hub/1 ist in Fig. 4 eingezeichnet. Durch den aus dem Zapfen 13 hervortretenden Steuerstift 17 kann der Stößel 21 eines Schalters 22 betätigt \ :rden der für eine Ausschaltung des Antriebes der Spindel 1 sorgt, solange sich der Schwenkkolben 12 irr Wechselbereich β befindet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kraftbetätigte Spanneinrichtung für Drehmaschinen und dergleichen Werkzeugmaschinen mit einem an einer hohlen Arbeitsspindel befestigten Spannfutter, des.cn Spannbacken durch im Futterkorpef tangential zur Drehachse geführte Keüstangen mit einer Antriebsverzahnung antreibbar sind, in die ein im Futterkörper ge- ίο lagerten Antriebszahnrad eingreift, und mit einem am anderen Spindelende befestigten, mitumlaufenden Druckmii:j!zyiinder. dem das Druckmittel über ein feststehendes, auf einem mitumlaufenik-n Zapfen gelagertes Druckmiitelüberleitunirs- '5 jvhiiuse z!ige^f:;hrt und dessen Kolbenbewegung mittels eines m der Hohlspindel angeordneten t'hertragimgsgliedes auf das Antriebsglied des Spannfutters übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebszahnrad (7) ao über ein durch die Huh! -linde! verlaufendes Drehrohr (K) mit dem Schwenkkolben (12) eines Schwenkkolben/!,linder« (3) unmittelbar verbunden ist und daii der Ja^ Driickmittelüberleitungspehause(14) tragende Zapfen (13) am Schwenkkolben (12) befestigt und mit einer von der Winkelstellung -.'es Schwenkkolben* (12) und daniit der Keüstangen (16* abhängigen Steuervorrichtung versehen ist.

2. Spanneinrichtung nach An«r ruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung durch einen im Zapfen (13) entgegen der Kraft einer Feder (18) axial verschiebbarer. Steuerstift (17) gebildet ist, der mit einem Ende aus d>*m Zapfen (13) herausragt, an seinem anderen Finde konisch ausgebildet ist und durch vorzugsweise zwei sich gegenüberliegende, radial im Zapfen(13) geführte Betätigunssstifte (19) verschiebbar ist. die mit ihrem innenliegender!, konisch ausgeführten Ende am Steuerstift (17) anliegen und in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Schwenkkolbens (12) durch eine Steuerkurve (20) verschiebbar sind

3. Spanneinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (20) in Form einer dem Verschwenkwinkel im Arbeitsbereich <■ entsprechenden Ausnehmung an einem Flanschring (15) ausgebildet ist, der am Zylindergehäuse (11) befestigt ist.

4. Spanneinrichtung nach den Ansprüchen 1.

2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (20) neben der Ausnehmung in Form einer dem Verschwcnkwinkei im Wechselbereich (ji) entsprechenden Auflaufschräge an dem Flanschring (15) ausgebildet ist.

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