Pneumatische oder hydraulische Betätigungsvorrichtung mit mechanischem oder hydraulischem Druckübersetzer für Spannwerkzeuge für Drehbänke aller Art Es sind bereits pneumatische und hydraulische Be tätigungsvorrichtungen für Spannwerkzeuge, wie Spann zangen, Spreizdorne und Futter, für Drehbänke be kannt. Diese bekannten Vorrichtungen sind auf der Arbeitsspindel der Drehbank angeordnet oder mit die ser fest verbunden und sie drehen sich mit dieser. Dies hat wesentliche Nachteile, weil die rotierende Masse, die nicht genau ausgewuchtet werden kann, durch eine solche mit der Arbeitsspindel sich drehende Vorrich tung wesentlich vergrössert wird. Der ruhige Lauf der Arbeitsspindel der Drehbank wird dadurch beeinträch tigt.
Ausserdem wird durch eine solche rasch rotieren de, ein verhältnismässig grosses Volumen aufweisende Betätigungsvorrichtung die Unfallsgefahr erheblich er höht. Ferner ist die Zu- und Ableitung des Druckmit- tels bei solchen rotierenden Vorrichtungen kompliziert und ihre Spannkraft genügt in vielen Fällen nicht. Diese Nachteile können durch die Erfindung behoben werden.
Die Erfindung betrifft eine pneumatische oder hy draulische Betätigungsvorrichtung mit mechanischem oder hydraulischem Druckübersetzer für Spannwerkzeu ge für Drehbänke aller Art, mit einem durch die hohle Arbeitsspindel der Drehbank hindurchgeführten, mit dieser sich drehenden, aber in dieser axial verschieb bar geführten, auf das Spannwerkzeug wirkenden Spannrohr, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass am Spindelstock der Drehbank auf der vom Spannwerk zeug abgewendeten Seite ein Tragflansch befestigt ist, auf welchem das eine Ende eines zur Arbeitsspindel der Drehbank koaxialen Zylinders feststehend ange bracht ist, welcher Zylinder durch zwei ringförmige Bö den beidseitig abgeschlossen ist,
in welchen Böden ein koaxiales Gehäuse verschiebbar geführt ist, auf welchem ein im Zylinder geführter Kolben axial nicht verschieb bar gehalten ist, dass der Zylinder mit zwei Druckmit telkanälen versehen ist, durch welche das Druckmittel wahlweise in den einen der beiden beidseitig des Kol bens liegenden Räume im Zylinder ein- und gleichzei tig aus dem anderen dieser Räume abgeleitet werden kann, und dass im Gehäuse ein Spannring axial un verrückbar gehalten ist, welcher an seiner Innenfläche mindestens zwei zur Achse schwach geneigte Laufbah nen aufweist, auf welchen je ein Druckübertragungs- organ anliegt,
welches zwischen einem sich an einer auf ein Aussengewinde am in das Gehäuse hineinragenden Ende der Arbeitsspindel der Drehbank aufgeschraubten Gewindehülse abstützenden, in einer in Achsrichtung verlaufenden Bohrung einer Spannbacke geführten Kol ben und dieser Spannbacke, die in einem in Achsrich tung verlaufenden Schlitz der Arbeitsspindel verschieb bar geführt ist, gehalten ist, welche Spannbacken mit einer in der Arbeitsspindel verschiebbar geführten, auf das auf das Spannwerkzeug wirkende Spannrohr ein wirkenden Hülse fest verbunden sind.
Bei einer solchen pneumatischen oder hydraulischen Betätigungsvorrichtung für Spannwerkzeuge drehen sich lediglich das mit dem Spannwerkzeug zusammenwir kende, durch die Arbeitsspindel der Drehbank hin durchgeführte Spannrohr, die in den Schlitzen der Ar beitsspindel geführten Spannbacken, die Druckübertra- gungsorgane und das Gehäuse mit dem Spannring, wo gegen der Zylinder feststeht. Die rotierende Masse ei ner solchen Betätigungsvorrichtung ist somit wesentlich kleiner als diejenige bekannter Vorrichtungen, bei wel chen auch der Zylinder sich mit der Arbeitsspindel dreht, und der ruhige Lauf der Arbeitsspindel der Dreh bank wird nicht beeinträchtigt.
Da diese Betätigungs vorrichtung an dem fest am Spindelstock der Drehbank befestigten Tragflansch angebracht ist, werden die La ger der Arbeitsspindel durch die beim öffnen und Schliessen des Spannwerkzeuges auftretenden axialen Kräfte in keiner Weise beansprucht. Da sich der Zy linder dieser Vorrichtung nicht dreht, besteht auch kei ne erhöhte Unfallgefahr.
Bei dieser Betätigungsvorrichtung kann sich der zum öffnen und Schliessen des Spannwerkzeuges erforder liche Weg des Spannrohres verändern und dadurch die Vorrichtung dem jeweils verwendeten Spannwerkzeug oder das Spannwerkzeug den zu bearbeitenden Werk stücken anpassen lassen.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil dieser Betätigungs vorrichtung ist darin zu erblicken, dass der im Zylin der auf den Kolben ausgeübte Druck durch den me chanischen oder hydraulischen Druckübersetzer über setzt auf das Spannrohr übertragen wird. Dadurch kann ein absolut sicheres Einspannen des Werkstückes im Spannwerkzeug erzielt werden und bei geeigneter Wahl der Verhältnisse diese Betätigungsvorrichtung selbst hemmend sein, so dass ein ungewolltes Lösen des Werk stückes aus dem Spannwerkzeug nicht vorkommen kann.
In der Zeichnung sind eine beispielsweise Ausfüh rungsform des Erfindungsgegenstandes sowie ein Teil einer zweiten Ausführungsform desselben dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine pneumati sche oder hydraulische Betätigungsvorrichtung für Spannwerkzeuge mit mechanischem Druckübersetzer für Drehbänke aller Art, Fig. 2 einen Teil eines axialen Schnittes durch den mechanischen Druckübersetzer der Betätigungsvorrich tung nach der Fig. 1 in anderer Stellung, und Fig. 3 einen Teil eines axialen Schnittes durch einen hydraulischen Druckübersetzer für eine solche pneuma tische oder hydraulische Betätigungsvorrichtung für Spannwerkzeuge.
In der Fig. 1 ist mit 1 der Spindelstock einer nicht weiter dargestellten Drehbank bezeichnet, in welchem die hohle Arbeitsspindel 2 der Drehbank in Lagern 3 axial unverrückbar gelagert ist, welche in üblicher Wei se über ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Zahn rad- oder Riemengetriebe angetrieben wird. Die Ar beitsspindel 2 weist an ihrem gegen den Werkzeug support zu liegenden Ende eine über den Spindelstock 1 vorstehende Spindelnase 2a auf, deren Ende mit ei nem Aussengewinde 2g- versehen ist. In die Spindelnase 2a ist die Zangenhülse 4 eines Spannwerkzeuges ein geschoben, welche in ihrem äusseren Ende eine Innen konusfläche 4a für den Konus 5a der in diese Zangen hülse 4 eingeschobenen, geschlitzten Zange 5 des Spannwerkzeuges aufweist.
Die Zange 5 wird durch eine in die Zangenhülse 4 eingesetzte zylindrische Druck feder 6, welche sich an einem Innenflansch 4g- am in neren Ende der Zangenhülse 4 abstützt, in der Zan genhülse 4 nach aussen, d. h. in Offenstellung gedrückt. Die Zange 5 wird in der Zangenhülse 4 durch einen auf das Aussengewinde 2g- der Spindelachse 2a aufge schraubten Ring 7 gehalten, welcher einen Innenflansch 7a besitzt, an welchem der Konus 5a der Zange 5 anliegt. Auf die Zangenhülse 4 wirkt ein in der hohlen Arbeitsspindel 2 geführtes Spannrohr B.
Am hinteren, d. h. dem vom Werkzeugsupport der Drehbank abgewendeten Ende des Spindelstockes 1 ist mittels Befestigungsschrauben 9 ein Tragflansch 10 be festigt. Auf diesem Tragflansch 10 ist das eine Ende eines zur Arbeitsspindel 2 koaxialen Zylinders 11 auf gesetzt, welcher durch in den Tragflansch 10 einge schraubte Befestigungsschrauben, deren Köpfe 12 mit Kopfscheiben 12a, welche in eine Nute 11a im Zylin der 11 eingreifen, fest auf dem Tragflansch 10 gehal ten ist.
Der Zylinder 11 weist an seinem auf dem Trag flansch 10 sitzenden Ende in der Zeichnung nicht dar gestellte, in die Nute 11a führende Ausnehmungen für die Kopfscheiben 12a der Befestigungsschrauben 12 auf und die Befestigung des Zylinders 11 erfolgt in der Weise, dass die Kopfscheiben 12a durch diese Ausneh- mungen in die Nute 11 a eingefahren, der Zylinder 11 dann um etwa 30 gedreht und hierauf die Befesti gungsschrauben 12 fest angezogen werden. Im Zylin der 11 liegt ein koaxiales, hülsenförmiges Gehäuse 13.
Der ringförmige Raum zwischen dem Zylinder 11 und diesem Gehäuse 13 ist spindelstockseitig durch einen ringförmigen, abgewinkelten Boden 14 abgeschlossen, welcher zwischen einem Anpass 11b im Zylinder 11 und dem Tragflansch 10 gehalten ist und welcher ge gen den Zylinder 11 durch einen äusseren Dichtungs ring 14a und gegen das Gehäuse 13 durch einen in neren Dichtungsring 14b abgedichtet ist. Auf der an deren Seite ist der ringförmige Raum zwischen dem Zylinder 11 und dem Gehäuse 13 durch einen ring förmigen Boden 15 abgeschlossen, welcher im Zylin der 11 an einem Anpass 11c anliegt und durch einen in eine Nute im Zylinder 11 eingesetzten Spreizring 16 gehalten ist. Der Boden 15 ist im Zylinder 11 durch einen äusseren Dichtungsring 15a und auf dem Ge häuse 13 durch einen inneren Dichtungsring 15b abge dichtet.
Das Gehäuse 13 weist an seinem mittleren Teil aussen einen Anpass 13a auf, an welchem ein Kolben 17 anliegt, welcher durch einen in eine Nute am Ge häuse 13 eingesetzten Spreizring 18 axial unverrückbar auf dem Gehäuse 13 gehalten ist. Dieser Kolben 17 ist im Zylinder 11 durch einen äusseren Dichtungsring 17a und auf dem Gehäuse 13 durch einen inneren Dich tungsring 17b abgedichtet. Der Zylinder 11 besitzt nahe seinem Boden 14 einen Druckmittelkanal 19 und nahe seinem Boden 15 einen Druckmittelkanal 20.
Mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten Druckmittel pumpe kann ein Druckmittel, Luft oder Öl, über einen ebenfalls nicht dargestellten Mehrweghahn durch diese Druckmittelkanäle 19 oder 20 auf der einen oder an deren Seite des Kolbens 17 in den Zylinder 11 ein- und gleichzeitig aus dem anderen dieser Räume im Zy linder 11 in einen nicht dargestellten Druckmittelbe hälter abgeleitet werden.
In einer spindelstockseitigen Erweiterung der Boh rung des Gehäuses 13 ist zwischen zwei Drucklagern 21 und 22 ein Spannring 23 gehalten, welcher von ei nem ölfangring 24 umfasst ist. Das Drucklager 21 liegt am Grunde der Erweiterung der Bohrung des Spann gehäuses 13 an und am Drucklager 22 liegt spindel- stockseitig ein Auflagering 25 an, welcher durch einen in eine Nute in der genannten Erweiterung der Bohrung des Gehäuses 13 eingesetzten Spreizring 26 gehalten ist.
Der Spannring 23 weist in seiner Innenfläche zwei einander diametral gegenüberliegende, rinnenartige Ku gelbahnen 23a auf, welche sich gegen das vom Spindel stock 1 abgewendete Ende hin mit einer Neigung von etwa 7 zur Achsrichtung vertiefen. Der den Trag flansch 10 durchsetzende, in das Gehäuse 13 hinein ragende Endteil 2c der Arbeitsspindel 2 weist an seinem Ende ein Aussengewinde und vor diesem zwei einan der diametral gegenüberliegende, in Achsrichtung ver laufende Schlitze 2d auf. In jeden dieser Schlitze 2d greift eine an der Innenseite einer auf dem Endteil 2c der Arbeitsspindel 2 aufliegenden Spannbacke 27 vor gesehene Führungsleiste 27a ein.
Die Spannbacke 27 liegt mit ihrem spindelstockseitigen Ende an einem An- pass 28a einer in den Endteil 2c der Arbeitsspindel 2 eingeschobenen, mit ihrem spindelstockseitigen Ende auf das Ende des Spannrohres 8 wirkenden Hülse 28 an und ist auf dieser durch eine versenkt angeordnete Schraube 29 befestigt. Die Spannbacke 27 besitzt in ih rem vom Spindelstock 1 abgewendeten Teil ein zur Achse der Arbeitsspindel 2 parallel laufendes Sackloch 27b, an dessen Grund eine Kugel 30 anliegt, für wel che in der Aussenwand der Spannbacke 27 eine ihrem Durchmesser entsprechende Öffnung 27c vorgesehen ist.
Im Sackloch 27b der Spannbacke 27 ist ferner ein Kol ben 31 geführt, welcher an seiner der Kugel 30 zuge wendeten Stirnfläche eine um etwa 30 zur Normalen auf die Kolbenachse von innen nach aussen von der Kugel 30 weg geneigte, rinnenförmige Kugelbahn 31a aufweist. Die Kugelbahnen 23a des Spannringes 23 und die Kugelbahnen 31a der Kolben 31 liegen sich gegen über und die am Grunde der Sacklöcher 27b der Spann backen 27 anliegenden, durch die Öffnungen 27c in der Aussenwand der Spannbacken 27 vorstehenden Ku geln 30 liegen zwischen diesen Kugelbahnen 23a und 31a. An den äusseren Stirnflächen der Kolben 31 liegt die innere Randfläche einer auf das Aussengewinde des Endteiles 2c der Arbeitsspindel 2 aufgeschraubten Ge windehülse 32 an.
Jeder Kolben 31 besitzt an seinem äusseren Ende an seiner Innenseite einen vorspringen den Lappen 31b, welcher in die Gewindehülse 32 ein greift und dadurch eine Drehung des Kolbens 31 ver hindert. Die Gewindehülse 32 ist durch in das vom Spindelstock 1 abgewendete Ende der Hülse 28 einge setzte, zu deren Achse parallele, unter der Wirkung von Druckfedern 33 stehende Rasterstifte 34, welche in radial verlaufende Rasternuten 32a, die in einer zur Achse senkrechten Innenfläche der Gewindehülse 32 vorgesehen sind, in bezug auf die Hülse 28 und damit auch auf die Arbeitsspindel 2 verrastet.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten pneuma tischen oder hydraulischen Betätigungsvorrichtung für Spannwerkzeuge mit mechanischem Druckübersetzer wird zum Einspannen eines Werkstückes in der Spann zange 4, 5 mittels des Mehrweghahns das Druckmittel von der Druckmittelpumpe durch den Druckmittelkanal 19 in den Raum zwischen dem Boden 14 und dem Kol ben 17 im Zylinder 11 eingeleitet und gleichzeitig das Druckmittel aus dem Raum zwischen dem Boden 15 und dem Kolben 17 im Zylinder in den Druckmittel behälter abgeleitet. Dies bewirkt, dass der Kolben 17 im Zylinder 11 gegen dessen Boden 15 bewegt wird, wobei er das Gehäuse 13 mit dem Spannring 23 mit nimmt. Infolge der geneigten Kugelbahnen 23a des Spannringes 23 werden die Kugeln 30 auf den geneig ten Kugelbahnen 31a der Kolben 31 nach innen ge drückt.
Da sich die Kolben 31 an der Gewindehülse 32, welche auf das Ende der Arbeitsspindel 2 geschraubt ist, abstützen und nicht zurückweichen können, drük- ken die am Grunde der Sacklöcher 27b der Spann backen 27 anliegenden Kugeln die Spannbacken 27 ge gen den Spindelstock 1 der Drehbank. Die Spannbacken 27 nehmen bei dieser Bewegung die Hülse 28 mit und diese letztere drückt dabei das Spannrohr 8 gegen die Zangenhülse 4, welche entgegen der Wirkung der Druckfeder 6 gegen die vom Innenflansch 7a des auf das Aussengewinde 2b der Spindelnase 2a aufgeschraub ten Ringes 7 gehaltene Zange 5 gedrückt wird.
Dabei wird durch die sich auf die Konusfläche 5a der Zange 5 pressende Innenkonusfläche 4a der Zangenhülse 4 die Spannzange geschlossen, so dass ein in die Zange 5 eingesetztes Werkstück fest eingespannt wird (Fig. 1). Da die Steigung der Kugelbahnen 23a des Spannringes 23 viel geringer ist als diejenige der Kugelbahnen 31a der Kolben 31, ist der Weg des Spannringes 23 entspre chend grösser als der Weg, den die Spannbacken 27 zurücklegen und demzufolge wird der auf diese Spann backen 27 wirkende Druck im gleichen Verhältnis über setzt.
Das Gehäuse 13 mit dem Spannring 23, die Ku geln 30 und die Spannbacken 27 mit den in ihren Sacklöchern 27b geführten, axial nicht verschiebbaren Kolben 31 bilden somit einen mechanischen Druck übersetzer, welcher ein absolut sicheres Einspannen des Werkstückes in der Spannzange 4, 5 gewährleistet. Bei den erwähnten Neigungen der Kugelbahnen 23a des Spannringes 23 und der Kugelbahnen 31a der Kolben 31 ist die beschriebene Spannvorrichtung selbsthem mend. An dieser Selbsthemmung wirkt auch die zwi schen den Böden 14 und 15 des Zylinders 11 und dem Gehäuse 13 sowie zwischen dem Kolben 17 und dem Zylinder 11 auftretende Reibung wesentlich mit.
Ein in der Zange 5 eingespanntes Werkstück kann sich somit ungewollt nicht aus der Zange 5 lösen und zwar selbst dann nicht, wenn der Kolben 17 vom Druck des Druck mittels entlastet wird.
Soll das Werkstück aus der Spannzange 4, 5 gelöst werden, wird durch Umstellen des Mehrweghahnes Druckmittel von der Druckmittelpumpe in den Raum zwischen dem Boden 15 und dem Kolben 17 im Zylin der 11 eingeleitet und aus dem Raum zwischen dem Boden 14 und dem Kolben 17 in den Druckmittel behälter abgeleitet. Dies bewirkt, dass sich der Kolben 17 und mit ihm das Gehäuse 13 mit dem Spannring 23 gegen den Spindelstock 1 der Drehbank bewegt. Dabei können die Kugeln 30 auf den Kugelbahnen 23a des Spannringes 23 nach aussen weichen, so dass der Druck der Kugeln 30 auf die Spannbacken 27 ver schwindet.
Unter der Wirkung der Druckfeder 6 wird dabei die Zangenhülse 4 von der Zange 5 zurückge drückt und die Spannzange 4, 5 öffnet sich, wobei das Spannrohr 8 und mit dieser die Hülse 28 in der Ar beitsspindel 2 zurückgeschoben werden (Fig. 2).
In der Fig. 3 ist die eine Hälfte einer anstelle der im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel der pneuma tischen oder hydraulischen Betätigungsvorrichtung für Spannwerkzeuge verwendeten mechanischen Drucküber setzers bei einer im übrigen gleichartigen Betätigungs vorrichtung für Spannwerkzeuge verwendbaren hydrau lischen Druckübersetzers dargestellt. In der Fig. 3 ist mit 40 die hohle Arbeitsspindel einer Drehbank bezeich net, welche auf der vom Werkzeugsupport der Dreh bank abgewendeten Seite des Spindelstockes über diesen vorsteht und deren Endteil 40a mit einem Aussengewin de versehen ist. In der Arbeitsspindel 40 ist das Spann rohr 41 verschiebbar geführt.
Ferner ist mit 42 das Ge häuse bezeichnet, welches in den Böden 43 und 44 des in der Fig. 3 nicht dargestellten Zylinders der Spann vorrichtung verschiebbar und abgedichtet geführt ist und welches an seiner Aussenfläche den Anpass 42a aufweist, an welchem der im Zylinder laufende Kolben 45 anliegt, der durch einen in eine Nute am Gehäuse 42 eingesetzten Spreizring 46 axial unverrückbar auf dem Gehäuse 42 gehalten ist.
In der spindelstockseitigen Er weiterung der Bohrung des Gehäuses 42 ist zwischen den Drucklagern 47 und 48 ein Spannring 49, welcher von einem Ölfangring umfasst ist, gehalten, in dessen Innenfläche zwei einander diametral gegenüberliegende, rinnenförmige Laufbahnen 49a vorgesehen sind, wel che sich gegen das vom Spindelstock abgewendete Ende hin mit einer Neigung von etwa 7 zur Achsrichtung vertiefen.
Zwischen seinem in das Gehäuse 42 hinein ragenden Endteil 40a und dem Spindelstock der Dreh bank sind in der Arbeitsspindel 40 zwei in Achsrich tung verlaufende, einander diametral gegenüberliegende Schlitze 40b vorgesehen. Auf diesem Teil der Arbeits spindel 40 liegen, einander diametral gegenüberliegend, zwei Spannbacken 51 auf, welche mittels je einer an ihrer aufliegenden Seite vorgesehenen Führungsleiste 51a in den Schlitzen 40b axial verschiebbar geführt sind.
Die Spannbacken 51 liegen mit ihrem spindel- stockseitigen Ende an einem Anpass 52a eines in die- senTeil der Arbeitsspindel 40 eingeschobenen, mit ihrem spindelstockseitigen Ende auf das Spannrohr 41 wir kenden Hülse 52 an und sie sind mittels je einer versenk ten Schraube 53 an dieser Hülse 52 befestigt. Soweit entspricht dieser Druckübersetzer dem Drucküberset zer des Ausführungsbeispieles nach den Fig. 1 und 2.
In jeder Spannbacke 51 ist ein radial gerichteter, nach aussen offener Zylinderraum 51b vorgesehen, in wel chem ein mit einem Dichtungsring 54a versehener Kol ben 54 läuft, dessen aus dem Zylinder 51b vorstehen der, kugeliger Kopf in die ihm gegenüberliegende Lauf bahn 49a des Spannringes 49 eingreift und auf dieser anliegt.
Jede Spannbacke 51 weist ferner einen zur Achse der Arbeitsspindel 40 parallelen, auf der vom Spindelstock abgewendeten Seite offenen, einen wesent lich grösseren Durchmesser als der Zylinderraum 51b aufweisenden Zylinderraum 51c auf, in welchem ein aus ihm vorstehender, mit einem Dichtungsring 55a versehener Kolben 55 angeordnet ist. Die Zylinderräume 51b und 51c sind durch einen Kanal 51d miteinander verbunden und vollständig mit Öl gefüllt.
Die äusseren Enden der Kolben 55 stützen sich an der Randfläche einer auf das Aussengewinde des Endteiles 40a der Arbeitsspindel 40 aufgeschraubten Gewindehülse 56 ab. Diese Gewindehülse 56 ist, wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel, durch in das vom Spindelstock abgewendete Ende der Hülse 52 eingesetzte, zu deren Achse parallele, unter der Wirkung von Druckfedern 57 stehende Rasterstifte 58, welche in radial gerichtete, in einer Innenfläche der Gewindehülse 56 vorgesehene Rasternuten 56a eingreifen, verrastet.
Die Wirkungsweise dieses hydraulischen Drucküber setzers ist sinngemäss die gleiche wie diejenige des vor beschriebenen mechanischen Druckübersetzers. Da die Zylinderräume 51c der Spannbacken 51 wesentlich grössere Querschnittsflächen aufweisen als deren Zylin derräume 51b, ist der Weg, den die Kolben 54 bei ei ner Verschiebung des Gehäuses 42 und damit des Spannringes 49 zurücklegen, entsprechend dem Ver hältnis der Querschnittsflächen der Zylinderräume 51c und 51b grösser als der Weg, der hierbei den Spann backen 51 aufgezwungen wird,
und demzufolge ist der bei der Schliessbewegung auf die Spannbacken 51 aus geübte Druck entsprechend höher als der auf die Kolben 54 wirkende Druck.
Soll die Spannweite der Spannzange 4, 5 verändert werden, so wird durch Zurück- oder Einschrauben der Gewindehülse 32 bzw. 56 auf dem Aussengewinde am Ende der Arbeitsspindel 3 bzw. 40 der Drehbank die Ausgangslage der Kolben 31 bzw. 55 in bezug auf die Spannbacken 51 und damit die axiale Einstellung des Spannrohres 8 bzw. 41 in bezug auf die Spannzange 4, 5 verändert.
Bei den beschriebenen Betätigungsvorrichtungen bzw. deren Druckübersetzern sind im Spannring 23 bzw. 49 nur zwei sich diametral gegenüberliegende Lauf bahnen 23a bzw. 49a vorgesehen und nur zwei sich diametral gegenüberliegende Spannbacken 27 bzw. 49 vorgesehen. Der Spannring 23 bzw. 49 kann aber auch drei oder mehr Laufbahnen 23a bzw. 49a aufweisen, welche in gleichen Winkelabständen voneinander an geordnet sind, wobei eine entsprechende Zahl von Spannbacken 27 bzw. 51 mit den zugehörigen Teilen in entsprechender Anordnung vorhanden sind.
Pneumatic or hydraulic actuator with mechanical or hydraulic intensifier for clamping tools for lathes of all kinds There are already pneumatic and hydraulic actuating devices for clamping tools, such as collets, expanding mandrels and chucks, for lathes be known. These known devices are arranged on the work spindle of the lathe or firmly connected to the water and they rotate with this. This has significant disadvantages because the rotating mass, which cannot be precisely balanced, is significantly increased by such a device rotating with the work spindle. The quiet running of the work spindle of the lathe is thereby taken.
In addition, by such a rapidly rotating de, a relatively large volume having actuator, the risk of accidents he significantly increases. Furthermore, the supply and discharge of the pressure medium is complicated in such rotating devices and their clamping force is not sufficient in many cases. These disadvantages can be overcome by the invention.
The invention relates to a pneumatic or hy draulic actuator with mechanical or hydraulic pressure intensifier for Spannwerkzeu ge for lathes of all kinds, with a through the hollow work spindle of the lathe, with this rotating, but in this axially displaceable bar guided, acting on the clamping tool clamping tube , which is characterized in that a support flange is attached to the headstock of the lathe on the side facing away from the clamping tool, on which one end of a cylinder coaxial to the work spindle of the lathe is fixedly attached, which cylinder is closed on both sides by two annular booms ,
in which bottoms a coaxial housing is slidably guided, on which a piston guided in the cylinder is held axially non-displaceable bar that the cylinder is provided with two Druckmit telkanäle, through which the pressure medium optionally in one of the two spaces on both sides of the Kol ben in the cylinder can be derived from the other of these spaces at the same time, and that in the housing a clamping ring is held axially immovable, which has at least two tracks slightly inclined to the axis on its inner surface, on each of which a pressure transmission element rests ,
which is supported between a threaded sleeve supported on an external thread on the end of the work spindle of the lathe that protrudes into the housing and guided in an axially extending bore of a clamping jaw and this clamping jaw, which can be displaced in a slot of the work spindle running in the axial direction is guided, is held, which clamping jaws are firmly connected to a slidably guided in the work spindle, on the clamping tube acting on the clamping tool an acting sleeve.
With such a pneumatic or hydraulic actuating device for clamping tools, only the clamping tube, which interacts with the clamping tool and which is passed through the work spindle of the lathe, the clamping jaws guided in the slots of the work spindle, the pressure transmission elements and the housing with the clamping ring, rotate against the cylinder. The rotating mass of such an actuator is thus much smaller than that of known devices in which the cylinder also rotates with the work spindle, and the quiet running of the work spindle of the lathe bench is not impaired.
Since this actuating device is attached to the support flange firmly attached to the headstock of the lathe, the La ger of the work spindle are in no way stressed by the axial forces occurring when the clamping tool is opened and closed. Since the cylinder of this device does not rotate, there is no increased risk of accidents.
With this actuating device, the path of the clamping tube required to open and close the clamping tool can be changed, thereby adapting the device to the clamping tool used or the clamping tool to the work pieces to be processed.
Another essential advantage of this actuation device is that the pressure exerted on the piston in the cylinder is transferred to the clamping tube by the mechanical or hydraulic pressure booster. As a result, an absolutely secure clamping of the workpiece in the clamping tool can be achieved and, with a suitable choice of the conditions, this actuating device can be self-locking so that an unintentional loosening of the workpiece from the clamping tool cannot occur.
In the drawing, an example Ausfüh approximately form of the subject invention and part of a second embodiment thereof are shown. 1 shows an axial section through a pneumatic cal or hydraulic actuator for clamping tools with a mechanical pressure intensifier for all types of lathes, FIG. 2 shows part of an axial section through the mechanical pressure intensifier of the actuating device according to FIG. 1 in a different position. and FIG. 3 shows part of an axial section through a hydraulic pressure booster for such a pneumatic or hydraulic actuator for clamping tools.
In Fig. 1, 1 denotes the headstock of a lathe, not shown, in which the hollow work spindle 2 of the lathe is axially immovable in bearings 3, which se in the usual Wei over a gear or belt transmission, not shown in the drawing is driven. The work spindle 2 has at its end lying against the tool support on a spindle nose 2a projecting beyond the headstock 1, the end of which is provided with an external thread 2g-. In the spindle nose 2a, the pliers sleeve 4 of a clamping tool is pushed, which in its outer end has an inner conical surface 4a for the cone 5a of the slotted pliers 5 of the clamping tool pushed into these pliers sleeve 4.
The pliers 5 is inserted into the pliers sleeve 4 cylindrical compression spring 6, which is supported on an inner flange 4g- at the neren end of the pliers sleeve 4, in the pliers sleeve 4 to the outside, d. H. pressed in open position. The pliers 5 are held in the pliers sleeve 4 by a ring 7 which is screwed onto the external thread 2g of the spindle axis 2a and which has an inner flange 7a on which the cone 5a of the pliers 5 rests. A clamping tube B guided in the hollow work spindle 2 acts on the collet sleeve 4.
At the rear, d. H. the end of the headstock 1 facing away from the tool support of the lathe, a support flange 10 is fastened by means of fastening screws 9. On this support flange 10, one end of a cylinder 11 coaxial to the work spindle 2 is set, which is fixed on the support flange by fastening screws screwed into the support flange 10, the heads 12 with head washers 12a, which engage in a groove 11a in the cylinder 11 10 is held.
The cylinder 11 has at its end seated on the support flange 10 in the drawing, not shown, in the groove 11a leading recesses for the head disks 12a of the fastening screws 12 and the fastening of the cylinder 11 takes place in such a way that the head disks 12a through these recesses are inserted into the groove 11a, the cylinder 11 is then rotated by about 30 and the fastening screws 12 are then tightened firmly. In the cylinder 11 is a coaxial, sleeve-shaped housing 13.
The annular space between the cylinder 11 and this housing 13 is closed on the headstock side by an annular, angled bottom 14, which is held between an adapter 11b in the cylinder 11 and the support flange 10 and which ge conditions the cylinder 11 by an outer sealing ring 14a and is sealed against the housing 13 by an in neren sealing ring 14b. On the other hand, the annular space between the cylinder 11 and the housing 13 is completed by an annular bottom 15, which rests in the Zylin of the 11 on an adapter 11c and is held by an expanding ring 16 inserted into a groove in the cylinder 11. The bottom 15 is sealed in the cylinder 11 by an outer sealing ring 15a and housing 13 by an inner sealing ring 15b on the Ge.
At its middle part, the housing 13 has an adapter 13a on the outside, on which a piston 17 rests, which is held axially immovable on the housing 13 by an expanding ring 18 inserted into a groove on the housing 13. This piston 17 is sealed in the cylinder 11 by an outer sealing ring 17a and on the housing 13 by an inner sealing ring 17b. The cylinder 11 has a pressure medium channel 19 near its bottom 14 and a pressure medium channel 20 near its bottom 15.
By means of a pressure medium pump, not shown in the drawing, a pressure medium, air or oil, via a multi-way valve, also not shown, through these pressure medium channels 19 or 20 on one or on their side of the piston 17 into the cylinder 11 and simultaneously out of the other these spaces in Zy cylinder 11 are derived in a Druckmittelbe container, not shown.
In a headstock-side extension of the borehole of the housing 13, a clamping ring 23 is held between two thrust bearings 21 and 22, which is encompassed by an oil collecting ring 24. The thrust bearing 21 rests on the base of the widening of the bore of the clamping housing 13 and a support ring 25 rests on the thrust bearing 22 on the headstock side, which is held by an expansion ring 26 inserted into a groove in the mentioned widening of the bore of the housing 13.
The clamping ring 23 has in its inner surface two diametrically opposed, channel-like Ku gelahnen 23a, which deepen towards the end facing away from the spindle stock 1 with an inclination of about 7 to the axial direction. The end part 2c of the work spindle 2 penetrating the support flange 10 and protruding into the housing 13 has at its end an external thread and in front of this two one of the diametrically opposite slots 2d running in the axial direction. In each of these slots 2d engages a on the inside of a resting on the end part 2c of the work spindle 2 clamping jaw 27 in front of seen guide bar 27a.
The end of the clamping jaw 27 rests on an adapter 28a of a sleeve 28 pushed into the end part 2c of the work spindle 2 and acting with its end on the end of the clamping tube 8 and is fastened to this by a screw 29 arranged sunk. The clamping jaw 27 has in its part facing away from the headstock 1 a blind hole 27b running parallel to the axis of the work spindle 2, at the bottom of which a ball 30 rests, for wel che in the outer wall of the clamping jaw 27 an opening 27c corresponding to its diameter is provided.
In the blind hole 27b of the clamping jaw 27, a Kol ben 31 is also guided, which on its end face facing the ball 30 has a trough-shaped ball track 31a inclined at about 30 to the normal to the piston axis from the inside to the outside of the ball 30 away. The ball tracks 23a of the clamping ring 23 and the ball tracks 31a of the piston 31 are opposite and the jaws at the bottom of the blind holes 27b of the clamping jaws 27, protruding through the openings 27c in the outer wall of the clamping jaws 27 Ku rules 30 are between these ball tracks 23a and 31a. The inner edge surface of a threaded sleeve 32 screwed onto the external thread of the end part 2c of the work spindle 2 rests on the outer end faces of the piston 31.
Each piston 31 has at its outer end on its inside a projecting the tab 31b, which engages in the threaded sleeve 32 and thereby prevents rotation of the piston 31 ver. The threaded sleeve 32 is inserted into the end of the sleeve 28 facing away from the headstock 1, locking pins 34 parallel to its axis, under the action of compression springs 33, which are inserted into radially extending locking grooves 32a in an inner surface of the threaded sleeve 32 perpendicular to the axis are provided, locked with respect to the sleeve 28 and thus also to the work spindle 2.
In the illustrated in Figs. 1 and 2 pneumatic or hydraulic actuator for clamping tools with mechanical pressure intensifier is to clamp a workpiece in the collet 4, 5 by means of the multiway valve, the pressure medium from the pressure medium pump through the pressure medium channel 19 into the space between the floor 14 and the Kol ben 17 initiated in the cylinder 11 and at the same time the pressure medium derived from the space between the bottom 15 and the piston 17 in the cylinder in the pressure medium container. This has the effect that the piston 17 in the cylinder 11 is moved against its bottom 15, taking the housing 13 with the clamping ring 23 with it. As a result of the inclined ball tracks 23a of the clamping ring 23, the balls 30 are pressed on the inclined th ball tracks 31a of the piston 31 inwardly.
Since the pistons 31 are supported on the threaded sleeve 32, which is screwed onto the end of the work spindle 2, and cannot retreat, the balls at the bottom of the blind holes 27b of the clamping jaws 27 press the clamping jaws 27 against the headstock 1 of the Lathe. The clamping jaws 27 take the sleeve 28 with this movement and this latter presses the clamping tube 8 against the pliers sleeve 4, which against the action of the compression spring 6 against the pliers held by the inner flange 7a of the ring 7 screwed onto the external thread 2b of the spindle nose 2a 5 is pressed.
The collet chuck is closed by the inner conical surface 4a of the collet sleeve 4 pressing on the conical surface 5a of the pliers 5, so that a workpiece inserted into the pliers 5 is firmly clamped (FIG. 1). Since the slope of the ball tracks 23a of the clamping ring 23 is much less than that of the ball tracks 31a of the piston 31, the path of the clamping ring 23 is accordingly greater than the path that the clamping jaws 27 cover and consequently the jaws 27 acting on this clamping pressure translates in the same ratio.
The housing 13 with the clamping ring 23, the Ku rules 30 and the clamping jaws 27 with the axially non-displaceable piston 31 guided in their blind holes 27b thus form a mechanical pressure translator, which ensures an absolutely secure clamping of the workpiece in the collet 4, 5 . With the mentioned inclinations of the ball tracks 23a of the clamping ring 23 and the ball tracks 31a of the piston 31, the clamping device described is self-contained. At this self-locking also acts between tween the bottoms 14 and 15 of the cylinder 11 and the housing 13 and between the piston 17 and the cylinder 11 occurring friction significantly.
A workpiece clamped in the pliers 5 can thus unintentionally not detach itself from the pliers 5, and indeed not even if the piston 17 is relieved of the pressure of the pressure by means of.
If the workpiece is to be released from the collet 4, 5, pressure medium from the pressure medium pump is introduced into the space between the bottom 15 and the piston 17 in the cylinder 11 and from the space between the bottom 14 and the piston 17 in the pressure medium container derived. This causes the piston 17, and with it the housing 13 with the clamping ring 23, to move against the headstock 1 of the lathe. The balls 30 can give way to the outside on the ball tracks 23a of the clamping ring 23, so that the pressure of the balls 30 on the clamping jaws 27 disappears.
Under the action of the compression spring 6, the collet sleeve 4 is pushed back by the collet 5 and the collet 4, 5 opens, the clamping tube 8 and with this the sleeve 28 in the work spindle 2 are pushed back (Fig. 2).
In Fig. 3, one half of a mechanical Drucküber setzers used in place of the above-described embodiment of the pneumatic or hydraulic actuator for clamping tools used in an otherwise similar actuation device for clamping tools usable hy metallic pressure booster. In Fig. 3, 40 denotes the hollow work spindle of a lathe, which protrudes on the side of the headstock facing away from the tool support of the lathe above this and the end part 40a is provided with an external thread de. In the work spindle 40, the clamping tube 41 is slidably guided.
Furthermore, the Ge housing is denoted by 42, which is guided displaceably and sealed in the bottoms 43 and 44 of the cylinder, not shown in FIG. 3, of the clamping device and which has the adapter 42a on its outer surface, on which the piston running in the cylinder 45 is applied, which is held axially immovable on the housing 42 by an expanding ring 46 inserted into a groove on the housing 42.
In the headstock-side extension of the bore of the housing 42, a clamping ring 49, which is comprised of an oil catch ring, is held between the thrust bearings 47 and 48, in the inner surface of which two diametrically opposed, trough-shaped raceways 49a are provided, wel che against the from Deepen the headstock facing away from the end with an inclination of about 7 to the axial direction.
Between its protruding into the housing 42 end part 40a and the headstock of the lathe bank are provided in the work spindle 40 two axially extending, diametrically opposed slots 40b. On this part of the work spindle 40 are, diametrically opposite one another, two clamping jaws 51, which are guided axially displaceably in the slots 40b by means of a guide bar 51a provided on their resting side.
The end of the clamping jaws 51 rest on an adapter 52a of a sleeve 52 pushed into this part of the work spindle 40 and acting on the clamping tube 41 with their end on the headstock, and they are each connected to this sleeve by means of a countersunk screw 53 52 attached. As far as this pressure booster corresponds to the pressure booster zer of the embodiment according to FIGS. 1 and 2.
In each clamping jaw 51 a radially directed, outwardly open cylinder chamber 51b is provided, in wel chem a piston 54 provided with a sealing ring 54a runs, the spherical head of which protrudes from the cylinder 51b into the track 49a of the clamping ring 49 opposite it engages and rests on this.
Each clamping jaw 51 also has a cylinder chamber 51c, parallel to the axis of the work spindle 40, open on the side facing away from the headstock, with a substantially larger diameter than the cylinder chamber 51b, in which a piston 55 protruding from it and provided with a sealing ring 55a is arranged is. The cylinder spaces 51b and 51c are connected to one another by a channel 51d and are completely filled with oil.
The outer ends of the pistons 55 are supported on the edge surface of a threaded sleeve 56 screwed onto the external thread of the end part 40a of the work spindle 40. This threaded sleeve 56 is, as in the embodiment described above, by inserting into the end of the sleeve 52 facing away from the headstock, parallel to its axis, under the action of compression springs 57, raster pins 58 which are in radially directed raster grooves provided in an inner surface of the threaded sleeve 56 56a engage, latched.
The mode of action of this hydraulic pressure booster is analogously the same as that of the mechanical pressure booster described before. Since the cylinder spaces 51c of the clamping jaws 51 have much larger cross-sectional areas than their Zylin der spaces 51b, the path that the pistons 54 cover when the housing 42 and thus the clamping ring 49 is shifted, according to the ratio of the cross-sectional areas of the cylinder spaces 51c and 51b greater than the path that is forced on the clamping jaws 51,
and consequently the pressure exerted on the clamping jaws 51 during the closing movement is correspondingly higher than the pressure acting on the pistons 54.
If the span of the collet 4, 5 is to be changed, the starting position of the pistons 31 and 55 with respect to the clamping jaws is set by screwing back or screwing the threaded sleeve 32 or 56 on the external thread at the end of the work spindle 3 or 40 of the lathe 51 and thus the axial setting of the clamping tube 8 or 41 with respect to the collet 4, 5 is changed.
In the actuating devices described or their pressure intensifiers, only two diametrically opposed raceways 23a and 49a are provided in the clamping ring 23 and 49 and only two diametrically opposed clamping jaws 27 and 49 are provided. The clamping ring 23 or 49 can also have three or more tracks 23a or 49a, which are arranged at equal angular intervals from each other, with a corresponding number of clamping jaws 27 and 51 with the associated parts in a corresponding arrangement.