DE10122961A1

DE10122961A1 - Verriegelungsvorrichtung für eine axial verstellbare Spindel

Info

Publication number: DE10122961A1
Application number: DE2001122961
Authority: DE
Inventors: Arndt Nottrott; Ralph Ludwig
Original assignee: SIEMPELKAMP PRESSEN SYSTEME GmbH AND Co
Current assignee: SIEMPELKAMP PRESSEN SYSTEME GmbH AND Co
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2002-11-14

Abstract

Es handelt sich um eine Verriegelungsvorrichtung für eine verstellbare Spindel mit einer die Spindel umgebenden Schlossmutter. Die Schlossmutter ist in drei Spannbacken unterteilt. Dadurch wird im Gegensatz zu einer zweiteiligen Spannmutter eine Kurzhubverriegelung für die Spindel erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung für eine axial verstellbare Spindel mit einer die Spindel umgebenden Schlossmutter, wobei die gegen ein Widerlager abgestützte Schlossmutter Spannbacken und die Spannbacken und die Spindel korrespondierende (ineinander greifende) Anformungen und Einformungen aufweisen und auf die Spann backenstelltriebe arbeiten. Im Rahmen der Erfindung können auch umgekehrt die Spindel als feststehende Spindel und die Schlossmutter als Schnellverstell-Schlossmutter mit drei Spannbacken ausgeführt sein.

Es ist eine derartige Verriegelungsvorrichtung bekannt, bei welcher die Schlossmutter in zwei sich diametral gegenüber liegende Spannbacken unterteilt ist. Eine solche Ausfüh rungsform kennt man auch bei Pressen, die einen an Führungssäulen verfahrbaren Pressenholm aufweisen, der mit Verriegelungsvorrichtungen ausgerüstet ist, welche den Pressenholm nach seiner Positionierung verriegeln. Dazu weisen die Führungssäulen als gleichsam ortsfeste Spindeln mit den beiden sich diametral gegenüberliegenden Spannbacken ineinander greifende Ringnuten und -rippen auf (vgl. DE 196 08 486).

Derartige Verriegelungsvorrichtungen mit lediglich zwei Spannbacken dienen zur Kraftübertragung zwischen der jeweils als gleichsam Druckspindel funktionierenden Spindel und einem Maschinenbauteil. Unbefriedigend ist bei den bekannten Ausführungsformen jedoch die Tatsache, dass der Verriegelungshub verhältnismäßig groß ist, um die nach Entriegelung freigängige Spindel beispielsweise im Eilgang verfahren zu können. - Hier setzt die Erfindung ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verriege lungsvorrichtung der eingangs beschriebenen Ausführungsform zu schaffen, die sich unter Verwirklichung einer einfachen und funktionsgerechten Bauweise durch einen extrem kurzen Verriegelungshub auszeichnet.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung dadurch, dass die Schlossmutter in zumindest drei Spannbacken unterteilt ist. - Diese Maß nahmen der Erfindung haben zur Folge, dass der Verriege lungshub im Gegensatz zu einer Schlossmutter mit zwei Spannbacken erheblich reduziert wird. Die Kurzhubverriege lung lässt sich dadurch optimieren, dass die drei Spann backen als identische Spannbacken in 120°-Verteilung ausgebildet sind. Im verriegelten Zustand werden die drei Spannbacken gleichmäßig belastet, so dass keine der Spannbacken über einen normalen Setzbetrag hinaus plastisch verformt wird. Vielmehr wird ein gleichmäßiges Tragen der drei Spannbacken erreicht, welche im verriegelten Zustand praktisch fugenlos und ohne Radialversatz eingefahren sind.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im Folgenden aufgeführt. So können die korrespondierenden Anformungen und Einformungen von Spindel und Spannbacken als steigungslose Ringnuten/Ringrippen ausgebildet sein. Bei dieser Ausführungsform wird eine stufenweise Verriegelung der Spindel erreicht. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die korrespondierenden Anformungen und Einformungen von Spindel und Spannbacken als Steigungsgewinde ausge bildet sind. Bei dieser Ausführungsform kann die Spindel im Zuge der Verriegelung durch zusätzliches Verdrehen stufenlos eingestellt werden. In beiden Fällen lässt sich die Spindel im Eilgang verstellen und anschließend zum Kraftaufbau mit Hilfe der drei Spannbacken wieder fest setzen. Auf diese Weise wird eine formschlüssige Übertragung großer Druckkräfte über der axial verstellbaren Spindel und dem Widerlager unter Verwendung der dreige teilten Schlossmutter erreicht, wobei es sich bei dem Widerlager um einen Maschinengrundkörper mit einer Durch gangsbohrung für die Spindel handeln kann. Die Schloss mutter stützt im geschlossenen Zustand die über die als Druckspindel funktionierende Spindel eingeleiteten Druckkräfte am Widerlager bzw. Maschinengrundkörper ab. Im geöffneten Zustand sind dagegen die Spindel und die Spann backen für eine Schnellverstellung der Spindel außer Eingriff. Das Steigungsgewinde ist vorzugsweise als Sägengewinde ausgebildet, so dass die Kraftübertragung in Verriegelungsposition der Schlossmutter über die ebenen Zahnflanken der Sägenprofilzähne mit einem Flankenwinkel von 0° erfolgt. Dadurch tritt bei axialer Spindelbelastung keinerlei radiale Spreizwirkung auf. Folglich sind die radialen Zuhaltekräfte für die Spannmuttern verhältnismäßig gering. Ähnliche Verhältnisse werden bei der steigungslosen Ausführungsform mit Ringnuten/Ringrippen erreicht, wenn insoweit ebenfalls eine im Querschnitt sägengewindeartige Ausführungsform verwirklicht wird. - Zwischen dem Spindelprofil und dem Schlossmutterprofil bzw. ihren An- und Einformungen ist ein hinreichend großes Rückenspiel vorgesehen, damit die Spannbacken zum Verfahren axial gelüftet werden können. Zum Öffnen der Schlossmutter wird die Spindel durch beispielsweise einen Eilgangzylinder etwas von der Schlossmutter abgehoben. Danach können die drei Spannbacken verschleißfrei radial nach außen verfahren werden. Schließlich kann die entriegelte Spindel axial verfahren werden. Dazu arbeitet auf die Spindel eine Schnellverstellvorrichtung wie beispielsweise der vorerwähnte Eilgangzylinder. In entsprechender Weise werden die Spannbacken zum Verriegeln der Spindel radial verschleißfrei in das Gegenprofil der Spindel eingefahren, sobald die Spindel ihre Verriegelungsposition erreicht hat. Die verriegelte Schlossmutter sperrt anschließend die bei spielsweise im Widerlager bzw. im Maschinengrundkörper für die Spindel vorgesehene Durchgangsbohrung ab und stützt sich an dem Widerlager ab. Beim Aufbau der Axialkraft, wenn also die Spindel als Druckspindel arbeitet, legt sich die verriegelte Schlossmutter zunächst an das korrespondierende Rippen- oder Gewindeprofil der Spindel an und anschließend direkt an das Widerlager bzw. Maschinengrundkörper an. Sie überwindet dabei das in Axialrichtung vorhandene Bewegungs spiel zwischen den Anlageflächen an einerseits Schloss mutter und andererseits Widerlager bzw. Maschinengrund körper. Bei Entlastung muss sich das ursprüngliche Verschiebespiel zwischen Widerlager bzw. Maschinengrund körper und der Schlossmutter wieder einstellen, beispiels weise durch Schwerkraft oder durch die Zwischenschaltung von Druckelementen, z. B. Druckfedern, damit die Spannbacken freigängig geöffnet werden können. Dann wird die Spindel durch die Schnellverstellvorrichtung bzw. den Eilgangzylinder leicht von der Schlossmutter abgehoben. Die Verschiebeluft zwischen der Anlage der Schlossmutter bzw. ihrer Spannbacken und dem Widerlager bzw. dem Maschinengrundkörper beträgt vorzugsweise 0,1 mm bis 0,3 mm.

Weiter sieht die Erfindung vor, dass die auf die Spann backen arbeitenden Stelltriebe wie die Spannbacken um 120° gleichmäßig versetzt und unter Zwischenschaltung von Halte einrichtungen wie beispielsweise Haltelaschen, Halte flansche o. dgl. an dem Widerlager bzw. Maschinengrund körper befestigt sind. Die Stelltriebe können als Drei backen-Spannfutter ausgebildet sein, welches wahlweise in das Maschinengestell eingelassen oder außen an das Maschinengestell angebaut sind. Für die radiale Öffnungs bewegung der Spannbacken ist zweckmäßigerweise eine Hub begrenzung vorgesehen, innen durch die Spindel, außen beispielsweise durch einen Anschlag. - Ferner empfiehlt die Erfindung, dass die radialen Verfahrbewegungen der Spann backen durch hydraulische, pneumatische und/oder mecha nische Dämpfungselemente oder durch eine servogeregelte Bewegungssteuerung im Wege einer Steuerung oder Regelung, abbremsbar sind. Die Stelltriebe können elektrisch, hydrau lisch oder pneumatisch arbeiten und über eine gemeinsame Steuervorrichtung ansteuerbar sein. Weiter sieht die Erfin dung vor, dass bei vertikal angeordneter Spindel die Schlossmutter bzw. ihre Spannbacken mit den Stelltrieben hängend unter einem horizontal ausgerichteten Widerlager mit obenliegender Anlagefläche der Schlossmutter eingebaut sind. Bei horizontal angeordneter Spindel dagegen sind die Schlossmutter bzw. ihre Spannbacken mit den Stelltrieben seitlich an ein vertikal ausgerichtetes Widerlager mit seitlich liegender Anlagefläche der Schlossmutter angebaut.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläu tert. Es zeigen:

Fig. 1 ausschnittsweise eine Verriegelungsvorrichtung im teilweisen Vertikalschnitt, mit linksseitig ver riegelter Schlossmutter und rechtsseitig entriegel ter Schlossmutter,

Fig. 2 einen Horizontalschnitt A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1 im Bereich der Schlossmutter mit angedeuteten Stelltrieben für die Spannbacken,

Fig. 3 eine Einzelheit X aus dem Gegenstand nach Fig. 1 und

Fig. 4 einen Horizontalschnitt durch eine Schlossmutter mit zwei Spannbacken in geöffnetem Zustand und

Fig. 5 einen Horizontalschnitt durch eine Schlossmutter mit drei Spannbacken in geöffnetem Zustand.

In den Figuren ist eine Verriegelungsvorrichtung für eine axial verstellbare Spindel 1 mit einer die Spindel 1 um gebenden Schlossmutter 2 dargestellt. Bei der Spindel 1 handelt es sich um eine im Verriegelungszustand kraftauf nehmende Spindel und folglich Druckspindel, wobei die Rich tung der Druckkraft durch einen Pfeil angegeben ist. Die gegen ein Widerlager 3 abgestützte Schlossmutter 2 - nach dem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Widerlager um einen Maschinengrundkörper 3 - weist Spannbacken 4 auf, die korrespondierende, ineinander greifende Anformungen und Einformungen besitzen. Auf die Spannbacken 4 arbeiten Stelltriebe 5. Die Schlossmutter 2 ist in drei identische Spannbacken 4a, 4b, 4c unterteilt, die in einer 120°-Ver teilung angeordnet sind. Die korrespondierenden Anformungen und Einformungen von Spindeln und Spannbacken sind als Steigungsgewinde 6 und zwar Sägengewinde ausgebildet. Die auf die Spannbacken 4 arbeitenden Stelltriebe 5 sind wie die Spannbacken 4 in 120°-Verteilung angeordnet. Nach dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um angedeutete Zylinderkolbenanordnungen, es kann jedoch auch ein Drei backen-Spannfutter verwirklicht sein, und zwar unter Berücksichtigung einer im Werkzeugmaschinenbau üblichen Konstruktion (z. B. Keilstange, Plangewinde, o. dgl.), was nicht dargestellt ist. Bei der nach dem Ausführungsbeispiel vertikal angeordneten Spindel 1 sind die Schlossmutter 2 bzw. ihre Spannbacken 4 mit den Stelltrieben 5 hängend unter dem horizontal ausgerichteten Widerlager bzw. Maschinengrundkörper 3 mit obenliegender Anlagenfläche 7 der Schlossmutter eingebaut. Die Verschiebeluft L zwischen der Anlagenfläche 7 der Schlossmutter 2 bzw. ihren Spann backen 4 und dem Widerlager 3 beträgt bei geöffneter Schlossmutter ca. 0,1 mm bis 0,3 mm. Der Öffnungshub und folglich Verriegelungshub der Spannbacken 4 kann beispiels weise 40 mm betragen.

In Fig. 4 ist der Öffnungshub einer Schlossmutter mit lediglich zwei sich diametral gegenüberliegenden Spannbacken 8a, 8b mit H₁ und in Fig. 5 der Öffnungshub der Schlossmutter mit drei Spannbacken mit H₂ bezeichnet, um den gleichen Bewegungsspielraum zwischen der Spindel 1 und den geöffneten Spannbacken 4a, 4b, 4c zu erreichen.

Claims

1. Verriegelungsvorrichtung für eine axial verstellbare Spindel mit einer die Spindel umgebenden Schlossmutter, wobei die gegen ein Widerlager abgestützte Schlossmutter Spannbacken und die Spannbacken und die Spindel korrespondierende Anformungen und Einformungen aufweisen und auf die Spannbacken Stelltriebe arbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlossmutter (2) in zumindest drei Spannbacken (4a, 4b, 4c) unterteilt ist.

2. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Spannbacken (4a, 4b, 4c) als identische Spannbacken in 120°-Verteilung ausgebildet sind.

3. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die korrespondierenden Anformungen und Einformungen von Spindel (1) und Spannbacken (4) als Ringnuten/Ringrippen ausgebildet sind.

4. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die korrespondierenden Anformungen und Einformungen von Spindeln (1) und Spannbacken (4) als Steigungsgewinde (6) ausgebildet sind.

5. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steigungsgewinde (6) als Sägengewinde ausgebildet ist.

6. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Spindel (1) eine Schnellverstellvorrichtung, z. B. ein Eilgangzylinder arbeitet.

7. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Spannbacken (4) arbeitenden Stelltriebe (5) wie die Spannbacken (4a, 4b, 4c) um 120° gleichmäßig versetzt und unter Zwischen schaltung von Halteeinrichtungen an dem Widerlager (3), z. B. ein Maschinengrundkörper, befestigt sind.

8. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelltriebe (5) als Dreibacken-Spannfutter ausgebildet sind.

9. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die radiale Öffnungs bewegung der Spannbacken (4a, 4b. 4c) eine Hubbegrenzung, z. B. Anschläge, vorgesehen ist.

10. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Verfahr bewegungen der Spannbacken (4a, 4b, 4c) durch hydraulische, pneumatische und/oder mechanische Dämpfüngselemente oder durch eine servogeregelte Bewegungssteuerung gesteuert oder geregelt abbremsbar sind.

11. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelltriebe (5) elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch arbeiten oder über eine gemeinsame Steuervorrichtung ansteuerbar sind.

12. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei vertikal angeordneter Spindel (1) die Schlossmutter (2) mit den Stelltrieben (5) hängend unter einem horizontal ausgerichteten Widerlager (3) mit oben liegender Anlagefläche (7) der Schlossmutter (2) angebaut ist.

13. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei horizontal angeord neter Spindel (1) die Schlossmutter (2) mit den Stell trieben (5) seitlich an ein vertikal ausgerichtetes Widerlager (3) mit seitlich liegender Anlagefläche (7) der Schlossmutter angebaut ist.

14. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeluft (L) zwischen der Anlagefläche der Schlossmutter und dem Widerlager ca. 0,1 mm bis 0,3 mm beträgt.