DE2741166A1

DE2741166A1 - Vorrichtung zur betaetigung eines spannkopfs

Info

Publication number: DE2741166A1
Application number: DE19772741166
Authority: DE
Inventors: Reimer Dipl Phys Dr R Claussen; Liebhard Jung
Original assignee: A Ott GmbH
Current assignee: OTT Jakob Spanntechnik GmbH
Priority date: 1977-09-13
Filing date: 1977-09-13
Publication date: 1979-03-15
Also published as: DE2741166C2; US4347753A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Llska

S MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860820

MOHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

A. Ott GmbH
Jägerstraße 6-12

8960 Kempten

Vorrichtung zur Betätigung eines Spannkopfs

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung eines an einer Arbeitsspindel gehaltenen Spannkopfs für V.'erkstücke oder V/erkzeuge, insbesondere Steilkegelwerkzeuge, mit einem zwischen der Arbeitsspindel und einem in Achsrichtung der Arbeitsspindel verschiebbaren Spannorgan des Spannkopfs angreifenden Keilgetriebe, dessen frei bev/egliche Druckkörper zwischen drei gegeneinander und gegen die Achsrichtung der Arbeitsspindel geneigten Keilflächen enthalten sind, von denen die erste Keilfläche mit der Arbeitsspindel, die zweite Keilfläche mit dem Spannorgan und die dritte Keilfläche mit einem Betätigungsorgan verbunden ist.

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Eine derartige Vorrichtung ist aus der DT-PS 876,789 bekannt. Sie dient der Betätigung von Spannpatronen, die an einer umlaufenden Arbeitsspindel einer Drehmaschine gehalten sind und mittels einer in der Arbeitsspindel verschiebbar geführten Druckstange zu schließen sind. Die erste Keilfläche der bekannten Vorrichtung ist an einem auf die Arbeitsspindel aufgeschraubten Ring vorgesehen, die zweite Keilfläche befindet sich an einem zweiten Ring, der verschiebbar auf einer längs der Arbeitsspindel verschiebbaren Muffe sitzt, die an ihrer dem erstgenannten Ring zugewandten Stirnseite die dritte Keilfläche trägt. Die erste und die zweite Keilfläche sind nach radial außen aufeinander zu geneigt. In der Arbeitsspindel sind axial sich erstreckende Längsschlitze vorgesehen, durch die radiale Zapfen des zweiten Rings in die Arbeitsspindel eintreten und vor das der Spannzange abgekehrte Ende der Druckstange greifen. Zwischen den drei Keilflächen sind Kugeln gehalten, die beim Verschieben der Muffe von der dritten Keilfläche zwischen die erste und die zweite Keilfläche eingetrieben werden und die beiden Ringe auseinanderdrücken. Der längs der Muffe verschiebbare bewegliche zweite Ring drückt hierbei die Druckstange in die Spannstellung der Spannzange. Zwischen dem zweiten Ring und einem Bund der Muffe greift eine Schraubenfeder an, die den zweiten Ring beim Zurückziehen der Muffe zum ersten Ring hin zurückstellt.

Nachteil dieser oder ähnlicher bekannter Vorrichtungen ist der geringe Spannweg des Spannorgans, der im wesentlichen durch die zum Spannen des Spannkopfs erforderliche, auf das Spannorgan einwirkende Kraft bestimmt ist. Insbesondere beim Einziehen von Steilkegelwerkzeugen in einen Aufnahmekonus der Arbeitsspindel hat dies den Nachteil, daß das Werkzeug bis zum Schließen der Einziehzange, d. h. bis zum Beginn des eigentlichen Spannhubs einschließlich der vom Keilgetriebe zum Spannkopf führenden Druck- oder Zugstange von Hand über einen gewissen Leerhub gehoben werden muß, um die Keilflächen des Keilgetriebes in eine für das Ausführen des Spann-

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hubs geeignete Stellung zueinander zu überführen. Dieser Vorgang erforderte, insbesondere bei schweren Werkzeugen, beispielsweise Fräswerkzeugen, einen erheblichen Kraftaufwand. Darüberhinaus konnte es passieren, daß sich das Werkzeug beim Schließen der Spannzange des Spannkopfs nicht in der zum Spannen erforderlichen Lage befand und der Einziehvorgang deshalb wiederholt werden mußte.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Weg zu zeigen, wie der Spannweg einer Betätigungsvorrichtung für einen Spannkopf vergrößert werden kann. Die Vorrichtung soll darüberhinaus geringe Außenabmessungen mit der Fähigkeit, hohe Spannkräfte zu erzeugen, verbinden.

Ausgehend von der eingangs näher erläuterten Vorrichtung v:ird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens eine der Keilflächen zwei oder mehr in Achsrichtung der Arbeitsspindel aufeinanderfolgende, gegeneinander geneigte Flächenabschnitte umfaßt, deren Neigungswinkel zur Achsrichtung so gewählt sind, daß das Verhältnis des Betätigungswegs des Betätigungsorgans zum Weg des Spannorgans zur Spannstellung des Spannkopfs hin zunimmt. Das Übersetzungsverhältnis eines derartigen Keilgetriebes ändert sich in Abhängigkeit vom Betätigungsweg des Betätigungsorgans und ist so ausgelegt, daß es in der Spannstellung am größten ist, womit auf das Spannorgan und damit den Spannkopf relativ große Kräfte einwirken. In der Spannstellung führt eine große Wegänderung des Betätigungsorgans zu einer kleinen Wegänderung des Spannorgans. Das durch die anderen Flächenabschnitte bestimmte Übersetzungsverhältnis des Keilgetriebes ist kleiner, womit Wegänderungen des Betätigungsorgans zu relativ großen Wegänderungen des Spannorgans führen» Auf diese Weise lassen sich große Stellhübe des Spannorgans ausführen und während des eigentlichen Spannhubes trotzdem große Spannkräfte ausüben.

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Das Übersetzungsverhältnis des Keilgetriebes wird nur durch die Neigungswinkel der drei Keilflächen bestimmt, die durch die Tangentialebenen an die Druckkörper in den drei Berührungspunkten gegeben sind. Der Weg des Spannorgans relativ zur Arbeitsspindel wird ...durch-die Abmessungen der Druckkörper begrenzt, wenn die Neigungswinkel der Keilflächen konstant bleiben. Einer Vergrößerung des Stellhubs sind damit bei gegebenem Spannhub Grenzen gesetzt, wenn nicht durch Vergrößerung der Druckkörper die Abmessungen der Betätigungsvorrichtung ebenfalls vergrößert werden sollen. Das Verhältnis des Stellhubs zum Spannhub läßt sich bei gleichbleibender Größe der Druckkörper erhöhen, wenn die Flächenabschnitte eine konvexe Profilkante an der ersten oder der zweiten, vorzugsweise der ersten der beiden anderen Keilflächen bilden, um die die Druckkörper bei kraftschlüssiger Bewegung herumkippen. Die Kippbewegung der Druckkörper vergrößert den Bereich mit niedrigem übersetzungsverhältnis des Keilgetriebes, was einer Vergrößerung des Stellhubs des Spannorgans entspricht, und vermindert die für den Gesamthub des Spannorgans erforderliche Radialbewegung der Druckkörper. Bei als Hülse ausgebildetem Spannorgan ergibt sich hierdurch zusätzlich die Möglichkeit, den kleinsten Innendurchmesser der Hülse und damit auch der an der auf der Innenseite der Hülse vorgesehenen Keilfläche zu verkleinern, was sich insbesondere durch die hierdurch verwendbaren kleineren Druckkörper vorteilhaft auf die äußeren Abmessungen der Betätigungsvorrichtung auswirkt. Unter Kippbewegung soll hier/ln» folgenden dede um die Profilkante herumführende Bewegung der Druckkörper verstanden werden. So kann bei beispielsweise verrundeter Profilkante im Berührungspunkt der Druckkörper mit der Profilkante gleitende Reibung vorliegen.

Die Profilkante kann beispielsweise durch den übergang zwischen der zur Achsrichtung geneigten Keilfläche und einer parallel

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zur Achsrichtung verlaufenden Führungsfläche für die Druckkörper gebildet sein.

In der Richtung zu größeren Spannkräften hin stehen die Druckkörper im Verlauf ihrer um die Profilkante herumführenden Kippbewegung -insbesondere mit dem Flächenabschnitt in Kraftschluß, der das geringste Übersetzungsverhältnis des Keilgetriebes bewirkt, so daß der Stellhub des Spannorgans maximal wird.

Die Flächenabschnitte der einen Keilfläche und die beiden anderen Keilflächen sind vorzugsweise so dimensioniert, daß das Ende der Kippbewegung der Druckkörper um die Profilkante in Richtung auf die Keilfläche mit dem Ende des Überganges der Druckkörper von demeinen Flächenabschnitt in den nächsten zusammenfällt. Die Flächenabschnitte kleinerer Übersetzung lassen sich so optimal ausnutzen.

Prinzipiell können die Flächenabschnitte an jeder der drei Keilflächen vorgesehen sein. Bevorzugt sind sie jedoch an der mit dem Betätigungsorgan verbundenen dritten Keilfläche angeordnet, da hierdurch größere Unterschiede der Übersetzungsverhältnisse von Spannstellung und Lösestellung erreicht werden können.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die erste Keilfläche an der Stirnfläche eines drehfest mit der Arbeitsspindel zu verbindenden Rohrteils und die zweite Keilfläche an einem radial an der Stirnfläche des Rohrteils vorbeigreifenden Kopf einer in dem Rohrteil axial verschiebbar geführten Spannstange angeordnet ist und daß die dritte Keilfläche am Innenmantel einer die Keilflächen des Kopfs und des Rohrteils umschließenden Hülse vorgesehen ist. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch ihren einfachen und robusten Aufbau aus. Insbesondere bei rotationssymmetrischer Ausgestaltung und gleichachsiger Anordnung von Rohrteil, Kopf und Hülse lassen sich auf einfache Weise geringe fertigungstechnische Toleranzen einhalten, was unter dem Gesichtspunkt gleichmäßiger Belastung der insbesondere kugel- oder rollenförmigen Druckkörper erwünscht ist. Darüberhinaus lassen sich hierdurch Unwuchterscheinungen der sich mit

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der Arbeitsspindel drehenden Vorrichtung am ehesten vermeiden.

Ebenfalls unter dem Gesichtspunkt geringerer Fertigungstoleranzen der Keilflächen werden Keilflächen bevorzugt, deren Spur in längs der Spindelachse sich erstreckenden Radialebenen geradlinig verläuft. Dies gilt insbesondere für die Spur der Flächenabschnitte. Je nach Anwendungβfall können aber ^%auch Keilflächen mit^r krummliniger Spur von Vorteil sein.

Die Hülse des Betätigungsorgans ist bevorzugt mittels einer Feder auf die Spannstellung des Spannkopfs zu vorgespannt und mittels eines Kraftgeräts auf die Lösestellung zu beaufschlagbar· Dies hat den Vorteil, daß der Spannkopf auch bei Ausfall des Kraftgeräts gespannt bleibt und das Werkstück bzw. das Werkzeug sicherhält. Das Kraftgerät löst den Spannkopf gegen die Wirkung der Feder. Sofern auf der dem Rohrteil axial abgekehrten Seite des Kopfs ein vom Kraftgerät in Achsrichtung der Spannstange gegen eine Gegenanschlagfläche am Kopf bewegbarer Anschlag vorgesehen ist, kann die Spannstange als Ausstoßer für das im Spannkopf gehaltene Werkstück bzw. Werkzeug ausgenutzt werden. Zweckmäßigerweise ist der Anschlag als ein von der Hülse radial nach innen vorspringender Bund ausgebildet.

Um auch lange Betätigungswege der Hülse ausführen zu können, ist die Feder bevorzugt als Schraubenfeder ausgebildet, Tellerfedern lassen sich aber ebenfalls verwenden. Als Kraftgerät eignet sich bevorzugt ein hydraulischer oder pneumatischer Druckzylinder, dessen Kolben die Hülse beaufschlagt.

Zweckmäßigerweise ist die Feder, die Hülse und der Rohrteil innerhalb eines fest mit dem Rohrteil verbundenen zylindrischen Rohrmantels untergebracht. Der Druckzylinder oder auch lediglich sein Hydraulikanschlußstutzen ist hierbei gleichachsig zum Rohrmantel drehbar an diesem gelagert. Eine derartige Konstruktion ist trotz geringem Aufwand stabil und kann, da der Druckzylinder bzw. der Hydraulikanschlußstutzen

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mit der Arbeitsspindel nicht mitumläuft, an Steuerleitungen angeschlossen werden.

Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden, und zwar zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Betätigungsvorrichtung, wobei in der oberen Hälfte die Lösestellung der Betätigungsvorrichtung und in der unteren Hälfte die Spannstellung der Betätigungsvorrichtung dargestellt ist;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Keilgetriebes der Vorrichtung nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine andere Ausführungsform einer Betätigungsvorrichtung.

Fig. 1 zeigt das eine Ende einer umlaufenden Arbeitsspindel 1 einer Drehmaschine, Fräsmaschine oder dergleichen, an deren anderem Ende ein nicht dargestellter Spannkopf zur Aufnahme von Werkstücken oder Werkzeugen, insbesondere jedoch von Steilkegelwerkzeugen angebracht ist. Der Spannkopf enthält eine Spannzange oder dergleichen, deren Spannzustand über eine in der Arbeitsspindel 1 angeordnete Stange 3 steuerbar ist. Der Spannkopf gibt das Werkstück bzw. Werkzeug frei, wenn die Stange 3 auf den Spannkopf zu, d. h. in der Figur nach rechts verschoben ist. Das Werkstück bzw. Werkzeug ist im Spannkopf eingespannt, wenn die Stange 3, wie im unteren Teil der Figur 1 dargestellt, zurückgezogen ist. Das dem Spannkopf abgewandte Ende der Arbeitsspindel 1 trägt ein koaxiales Innengewinde, in welches ein zylindrischer Gewindeansatz 5 eines zur Arbeitsspindel 1 gleichachsigen Rohrteils 7 eingeschraubt ist. Der Rohrteil 7 führt eine zylindrische Spannstange 9, die im Bereich des Gewindean-

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satzes 5 einen radial abstehenden Bolzen 11 trägt, der in einen axialen Schlitz 13 des Gewindeansatzes 5 eingreift, so daß die Spannstange 9 im Rohrteil 7 zwar axial verschiebbar, jedoch verdrehsicher geführt ist. Das der Arbeitsspindel 1 zugekehrte Ende der Spannstange 9 ist über eine Gewindemuffe 15 mit der Stange 3 gekoppelt.

Die Betätigung der Stange 3 erfolgt über ein allgemein mit 17 bezeichnetes und in Fig. 2 schematisch dargestelltes Keilgetriebe, dessen um die Spannstange 9 kranzförmig herum angeordnete Kugeln 19 zwischen drei gegeneinander und zur Achse 21 der Arbeitsspindel 1 geneigten rotationssymmetrischen Keilflächen 23, 25 und 27 enthalten sind. Die erste Keilfläche 23 ist an der von der Arbeitsspindel 1 abgekehrten Stirnseite des Rohrteils 7 vorgesehen. Die zweite Keilfläche 25 ist an einem vor diese Stirnseite des Rohrteils 7 greifenden Kopf 29 der Spannstange 9 vorgesehen und setzt sich zu einer Ringnut 31 am Übergang des Kopfes 29 zum stangenförmigen Teil der Spannstange 9 hin fort, wobei die Ringnut 31 in der Spannstellung der Vorrichtung, wie im unteren Teil der Figur 1 dargestellt, die Kugeln 19 aufnimmt. Die dritte Keilfläche 27 ist am Innenmantel einer Hülse 33 vorgesehen, die am Innenmantel eines auf das Rohrteil 7 aufgeschraubten Rohrmantels 35 in Richtung der Achse 21 verschiebbar geführt ist. Wird die Hülse 33 aus ihrer im oberen Teil der Figur 1 gezeigten Stellung nach links verschoben, so treibt ihre Keilfläche 27 die Kugel in den durch die Keilflächen 23, 25 gebildeten, zur Achse 21 sich verjüngenden Spalt, womit dieser ausgeweitet und der Kopf 29 der Spannstange 9 ebenfalls nach links und

damit die/Spannstellung bewegt wird, xn

D^e Keilfläche 27 am Innenmantel der Hülse 33 umfaßt zwei um unterschiedliche Winkel«bzw. β gegen die Achse 21 geneigte Flächenabschnitt 37, 39, die, in Verbindung mit den Keilflächen 23» 25 unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse

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des Keilgetriebes 17 festlegen. Der Neigungswinkel cc des Flächenabschnitts 37 zur Achse 21 ist kleiner als der Neigungswinkel ρ des Flächenabschnitts 39, so daß das Übersetzungsverhältnis des Keilgetriebes 17, d. h. das Verhältnis des axialen Wegs der Hülse 33 zum axialen Weg der Spannstange 9 bei Wirkeingriff des Flächenabschnitts 39 kleiner ist als beim Wirkeingriff des Flächenabschnitts 37. Während sich bei Wirkeingriff des Flächenabschnitts 39 relativ große Hubbewegungen der Spannstange 9 erzielen lassen, ergeben sich bei Wirkeingriff des Flächenabschnitts 37 relativ große Spannkräfte.

Das übersetzungsverhältnis Ü des Keilgetriebes läßt sich für den Fall, daß die Kugeln 19 an den drei Teilen 7, 29 und 33 kraftschlüssig anliegen, ohne Berücksichtigung von Reibung aus folgender Gleichung errechnen:

Ü =

^P2 _ cos 8 _# cos

sin a * sin

Hierbei bedeutet P₁ die auf die Hülse 33 in Richtung der Achse 21 ausgeübte Betätigungskraft und Pp die über das Keilgetriebe auf die Spannstange 9 übertragene, ebenfalls in Richtung der Achse 21 wirkende Spannkraft. Mit ^"bzw, S sind die Winkel zwischen den Tangentialebenen der Kugeln 19 im Berührungspunkt mit den Teilen 7 bzw. 29 und einer achsnormalen Ebene bezeichnet. Oc ist verallgemeinert der Neigungswinkel der Tangentialebene des Druckkörpers im Berührungspunkt mit Teil 33 bezogen auf die Achsrichtung. Damit kann zu jeder Position der Druckkörper, auch bei der Bewegung um die Profilkante 42 und die Kante zwischen den Flächenabschnitten 37 und 39, das übersetzungsverhältnis errechnet werden.

Der Verstellweg der Spannstange 9 hängt, bei gegebenem übersetzungsverhältnis ü, von den Abmessungen der Keilflächen und vom Durchmesser der Kugeln 19 ab. Der Verstellweg ist umso größer, je kleiner das übersetzungsverhältnis ü ist. Um das Übersetzungsverhältnis bei Wirkeingriff des Flächenabschnitts 39 der Keilfläche 27 gegenüber dem übersetzungsverhältnis der vorstehend angegebenen Gleichung noch weiter zu verkleinern, sind die Keilflächen 23, 25 und der Flächen-

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abschnitt 39 der Keilfläche 27 so dimensioniert, daß die Kugeln bei Wirkeingriff dieser Flächen um die durch die Keilfläche 23 des Rohrteils 7 und dessen äußere Mantelfläche 40 gebildete, konvexe Profilkante 42 auf einem Kreisbogen herumgekippt werden. Die Ausgangsstellung der Kugeln 19 bei diesem Kippvorgang ist in Fig. 2 gestrichelt eingezeichnet und mit 19* bezeichnet. Solange die Kugeln Λ9 entlang der Mantelfläche 40 des Rohrteils 7 verschoben werden, ist das Übersetzungsverhältnis U gleich 1. Während der um die Profilkante 42 herumführenden Kippbewegung der Kugeln 19, bei welcher diese mit dem Flächenabschnitt 39 und der Keilfläche 25 in Wirkeingriff stehen, nimmt das Übersetzungsverhältnis ü kontinuierlich zu, bis es infolge des Wirkeingriffs der Keilfläche 23 einen konstant bleibenden Maximalwert erreicht. Die Flächenabschnitte 37, 39 sind so dimensioniert, daß die Kippbewegung der Kugeln 19 beendet ist, wenn der Wirkeingriff der Kugeln 19 vom Flächenabschnitt 39 auf den Flächenabschnitt 37 übergeht. Die in Fig. 2 mit ausgezogener Linie dargestellte Kugel 19 zeigt diese Wirkstellung.

Durch das Zulassen der Bewegung der Kugel 19 um die Profilkante 42 herum wird einmal über die bereits angeführte kleinere Bewegung der Kugeln 19 in radialer Richtung eine Verkleinerung der Bauform der Spannvorrichtung möglich. Darüberhinaus kann jetzt bei gleichem Gesamthub des Keilgetriebes der Innendurchmesser der Hülse 33 kleiner gewählt werden. Insbesondere diese Möglichkeit hat zur Folge, daß wesentlich kleinere Kugeln verwendet werden können. Die Kugel kann jetzt auch bei wesentlich kleinerem Durchmesser genügend weit zwischen die Keilflächen 23, 25 gedrückt werden.

Die Hülse 33 ist mittels einer den Rohrteil 7 koaxial umgebenden Schraubenfeder 41 auf die Spannstellung zu vorgespannt. Die Schraubenfeder stützt sich an der zur Arbeitsspindel 1 weisenden Stirnfläche 43 der Hülse 33 einerseits und an einer der Hülse 33 zugekehrten Ringschulter 45 des Rohrteils 7 andererseits ab. Das der Stirnseite 43 axial gegenüberliegende Ende der Hülse 33 trägt einen radial nach innen vorspringenden Ringbund 47, der, um den Einbau der Spannstange 9 in das Rohrteil 7 zu ermöglichen, von

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der Hülse 33 abgenommen werden kann. Der Ringbund 47 bildet einen Anschlag, der vor den Kopf 29 greift und beim Ausschieben der Spannstange 9 von der Spannstellung in die Lösestellung an dessen achsnormaler Stirnfläche 49 anliegt.

Um die von der Schraubenfeder 41 in die Spannstellung vorgespannte Hülse in der Figur nach rechts in die Lösestellung des Spannkopfs zu verschieben, ist ein hydraulisches Kraftgerät in Form eines Druckzylinders 51 vorgesehen, dessen Kolben 53 über ein Axialwälzlager 55 am Ringbund 47 und damit entgegen der Wirkung der Feder 41 an der Hülse 33 angreift. Der Kolben 53 ist mit einer Ringdichtung 57 am Innenmantel des Druckzylinders 51 abgedichtet. Zur Führung trägt der Kolben 53 einen koaxialen Ansatz 59, welcher in einem koaxialen Zylinderansatz 61 des Druckzylinders 51 verschiebbar geführt ist. Die Stirnseite des Zylinderansatzes 61 trägt einen Anschlußstutzen 63 für eine Hydrauliksteuerleitung. Der Innenraum des Zylinderansatzes 61 ist über eine axiale Bohrung 65 des Ansatzes 69 und mehrere am Umfang des Ansatzes 69 verteilte, radial zur Bohrung 65 verlaufende Bohrungen 67 mit dem Innenraum des Druckzylinders 51 verbunden. Da sich der Rohrmantel 35 mit der Arbeitsspindel 1 dreht, ist der Druckzylinder 51 innerhalb des Rohrmantels 35 drehbar gelagert, kann also bei Betrieb der Arbeitsspindel ortsfest angeschlossen werden. Hierzu greift einerseits der Kolben 53 über das Axialdrucklager 55 an, andererseits ist der Zylinderansatz 61 in einem Radiallager 69 gelagert, welches im Inneren einer in -den Rohrmantel 35 eingeschraubten Buchse 71 sitzt. Spannringe 73, 75 sichern in Verbindung mit Tellerfedern 77 das Radiallager 69 ax^al spielfrei. Zwischen einer durch den übergang des Druckzylinders ^I zum Zylinderansatz 61 gebildeten, zur Buchse 71 weisenden Schulter und ' einer Gegenschulter der Buchse 71 ist ein zweites Axialdruckläl· ger 79 vorgesehen, über das sich der Druckzylinder 51 an der Buchse 71 abstützen kann.

Bei Druckbeaufschlagung des Druckzylinders 51 wird der Kolben 53 in der Figur nach rechts verschoben, wobei die Spiralfeder 41 gespannt wird. Der Flächenabschnitt 37 der Keilfläche 27 gibt zunächst die Kugeln 19 frei. Sobald der Ringbund 47 auf

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die Stirnfläche 49 des Kopfes 29 trifft, oder aufgrund des Eigengewichts der Spannstange 9 bzw. des Steilkegelwerkzeugs werden die Kugeln 19 aus dem von den Keilflächen 23, 25 gebildeten Ringspalt radial nach außen gedrängt und liegen am Flächenabschnitt 39 der Keilfläche 27 an. Die Spannstange 9 führt eine Ausstoßbewegung aus, durch die beispielsweise Steilkegelwerkzeuge aus dem Spannkopf ausgestoßen werden. Nach Druckentlastung des Druckzylinders 51 entspannt sich die Spiralfeder 41, wobei die Spannstange 9 entsprechend dem Flächenabschnitt 39 über einen großen Stellweg zurückgezogen wird und dann entsprechend dem Flächenabschnitt 37 über einen vergleichsweise kleinen Spannweg mit relativ großer Spannkraft bewegt wird.

In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform einer Betätigungsvorrichtung dargestellt. In Fig. 3 sind gleich wirkende Teile mit um die Zahl 100 gegenüber den Bezugszahlen der Fig. 1 und 2 erhöhten Bezugszahlen bezeichnet. Zur Erläuterung der Wirkungsweise wird deshalb auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von der vorstehend erläuterten Ausführungsform im wesentlichen durch die konstruktiv einfachere Ausgestaltung des hydraulischen Kraftgeräts. Die Betätigungsvorrichtung umfaßt wiederum ein Rohrteil 107, in welchem eine zylindrische Spannstange 109 axial verschiebbar geführt ist. Zur Betätigung der Spannstange 109 ist ein Keilgetriebe 117 vorgesehen, dessen Kugeln 119 zwischen Keilflächen 123, 125 und 127 enthalten sind. Die erste Keilfläche 123 ist wiederum an dem Rohrteil 107, die zweite Keilfläche an einem Kopf 129 der Spannstange 109 und die dritte Keilfläche 127 an einer Hülse 133, die in einem Rohrmantel 135 der Vorrichtung verschiebbar geführt ist, vorgesehen. Eine Vielzahl Tellerfedern 141, die gleichachsig nebeneinander auf dem Rohrteil 107 sitzen, spannt die Hülse 133 in die Spannstellung (in Fig. 3 nach rechts) vor.

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Das hydraulische Kraftgerät wirkt in entgegengesetzter Richtung und weist einen mit Dichtungen 150 gegen einen in dem Rohrmantel 135 gebildeten Druckzylinderhohlraum 151 abgedichteten Kolben 153 auf. Der Kolben 153 beaufschlagt die Hülse 133. Das dem Spannkopf abgekehrte Stirnende des Mantelrohrs 135 ist mit einer durch eine Dichtung 170 gegenüber dem Mantelrohr 135 abgedichteten Buchse 171 verschlossen, in welcher ein Anschlußstutzen 181 für eine Hydraulikleitung drehbar gelagert ist. Der Anschlußstutzen 181 ist mit Dichtungen 183, 185 gegenüber der Buchse 171 abgedichtet und in einem axial federnd verspannten Radiallager 187 sowie einem Axialdrucklager drehbar gelagert. Der Anschlußstutzen 181 stützt sich hierbei über einen stirnseitigen Bund 191 an dem Axialdrucklager 189 ab. Vorteil dieser Ausführungsform ist der verringerte konstruktive Aufwand. Darüberhinaus sind die Dichtungen bei rotierender Arbeitsspindel druckentlastet, was die Standzeit der Betätigungsvorrichtung bzw. der Dichtungen erheblich erhöht.

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Claims

27A1166 Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Betätigung eines an einer Arbeitsspindel gehaltenen Spannkopfs für Werkstücke oder Werkzeuge, insbesondere Steilkegelwerkzeuge, mit einem zwischen der Arbeitsspindel und einem in Achsrichtung der Arbeitsspindel verschiebbaren Spannorgan des Spannkopfs angreifenden Keilgetriebe, dessen freibewegliche Druckkörper zwischen drei gegeneinander und gegen die Achsrichtung der Arbeitsspindel geneigten Keilflächen enthalten sind, von denen die erste Keilfläche mit der Arbeitsspindel, die zweite Keilfläche mit dem Spannorgan und die dritte Keilfläche mit einem Betätigungsorgan verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Keilflächen (27; 127) zwei oder mehr in Achsrichtung der Arbeitsspindel (1) aufeinanderfolgende gegeneinander geneigte Flächenabschnitte (37, 39; 23, 40) umfaßt, deren Neigungswinkel zur Achsrichtung so gewählt sind, daß das Verhältnis des Betätigungswegs des Betätigungsorgans (33; 133) zum Weg des Spannorgans (9; 109) zur Spannstellung des Spannkopfs hin zunimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenabschnitte (23, 40) eine konvexe Profilkante (42) an der ersten (23; 123) oder der zweiten (25; 125) Keilfläche bilden, um die die Druckkörper bei kraftschlüssiger Bewegung herumkippen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Profilkante (42) an der mit der Arbeitsspindel (1) verbundenen ersten Keilfläche (23; 123) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Profilkante (42) durch den Übergang zwischen der zur Achsrichtung geneigten Keilfläche (23; 123) und einer parallel zur Achsrichtung verlaufenden Führungsfläche (40) für die Druckkörper (19; 119) gebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkörper (19; 119) im Verlauf ihrer um die Profilkante (42) herumführenden Kippbewegung mit einem einzigen der Flächenabschnitte (39; 139) in Kraftschluß stehen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenabschnitte (37, 39) der einen Keilfläche (27; 127) und die beiden anderen Keilflächen (23, 25; 123, 125) so dimensioniert sind, daß das Ende der Kippbewegung der Druckkörper (19; 119) um die Profilkante (42) in Richtung auf die Keilfläche (23) mit dem Ende des Überganges der Druckkörper (19;119) von dem einen Flächenabschnitt (39) auf den nächsten (37) zusammenfällt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenabschnitte (37, 39) an der mit dem Betätigungsorgan (33; 133) verbundenen, dritten Keilfläche (27; 127) vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Keilfläche (23; 123) an der Stirnfläche eines drehfest mit der Arbeitsspindel (1) zu verbindenden Rohrteils (7; 107) und die zweite Keilfläche (25; 125) an einem radial an der Stirnfläche des Rohrteils (7; 107) vorbeigreifenden Kopf (29; 129) einer in dem Rohrteil (7; 107) axial verschiebbar geführten Spannstange (9; 109) angeordnet ist und daß die

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dritte Keilfläche (27; 127) am Innenmantel einer die Keilflächen (25, 23; 125, 123) des Kopfs (29; 129) und des Rohrteils (7; 107) umschließenden Hülse (33; 133) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spur der Flächenabschnitte (37, 39) in längs der Spindelachse (21) sich erstreckenden Radialebenen geradlinig verläuft.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrteil (7; 107), der Kopf (29; 129) und die Hülse (33; 133) rotationssymmetrisch ausgebildet und gleichachsig zueinander angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannstange (9; 109) axial verschiebbar, jedoch drehfest in dem Rohrteil (7; 107) geführt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (33; 133) mittels einer Feder (41; 141) auf die Spannstellung des Spannkopfs zu vorgespannt und mittels eines Kraftgeräts (51, 53; 151, 153) auf die Lösestellung zu beaufschlagbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Rohrteil (7) axial abgekehrten Seite des Kopfs (29) ein vom Kraftgerät (51, 53) in Achsrichtung der Spannstange (9) bewegbarer Anschlag (47) und am Kopf (29) eine Gegenanschlagflache (49) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag als von der Hülse (33) radial nach innen vorspringender Bund (49) ausgebildet ist.

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15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder als koaxial zum Rohrteil (7) angeordnete Schraubenfeder (41) ausgebildet ist oder aus einer Vielzahl koaxial zum Rohrteil hintereinander angeordneter Tellerfedern (142) besteht.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftgerät als hydraulischer oder pneumatischer Druckzylinder (51; 151) ausgebildet ist, dessen Kolben (53; 153) die Hülse (33; 133) beaufschlagt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (41; 141), die Hülse (33; 133) und der Rohrteil (7; 107) innerhalb eines fest mit dem Rohrteil (7; 107) verbundenen zylindrischen Rohrmantels (35;135) untergebracht sind und daß der Druckzylinder (51) oder ein Hydraulikanschlußstutzen (181) des Druckzylinders (151) gleichachsig zum Rohrmantel (35; 135) drehbar am Rohrmantel (35; 135) gelagert ist.

18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch geteinzeichnet, daß die Drehkörper als Kugeln (19; 119) oder Rollen ausgebildet sind.

809811/0530