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Gegenstand der Erfindung ist eine Spanneinrichtung, insbesondere für Werkzeugmaschinen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Eine derartige Spanneinrichtung ist beispielsweise mit einem Kraftspannfutter zur Halterung eines Werkstückes versehen, dessen Spannbacken mittels der Spanneinrichtung, über eine axial verstellbare Zugstange als Betätigungsglied, verstellbar sind. Hierfür weist die Spanneinrichtung einen umschaltbaren, elektrischen Antriebsmotor zum Auslösen von Spannbewegungen auf, der über Antriebsstränge mit der Spanneinrichtung verbunden ist sowie einen Bewegungswandler zur Umsetzung der Verstellbewegungen der Rotorwelle des Antriebsmotors in die, zur Betätigung der Spannbacken erforderlichen, axialen Verstellbewegungen der Zugstange. Zusätzlich dient ein Kraftspeicher zur Aufrechterhaltung der Spannkraft.
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Die
EP 3 127 640 A1 zeigt eine Spanneinrichtung, insbesondere für Spannwerkzeuge einer Werkzeugmaschine, die mit einem Kraftspannfutter zur Halterung eines Werkstückes versehen ist, dessen Spannbacken mittels der Spanneinrichtung, über eine axial verstellbare Zugstange als Betätigungsglied, verstellbar sind.
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Dafür weist die Spanneinrichtung einen umschaltbaren, elektrischen Antriebsmotor zum Auslösen von Spannbewegungen auf, der über Antriebsstränge mit der Spanneinrichtung verbunden ist, einen Bewegungswandler zur Umsetzung der Verstellbewegungen der Rotorwelle des Antriebsmotors in die zur Betätigung der Spannbacken erforderlichen axialen Verstellbewegungen der Zugstange sowie einen Kraftspeicher zur Aufrechterhaltung der Spannkraft.
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Auf dem extern befestigten Servomotor sind auf dessen Rotorwelle mit Rotornabe ein erstes Riemenrad drehfest, ein zweites Riemenrad drehbar, eine Plankoppeleinheit und ein mediumbetätigter Zylinder und Zylindergehäuse gelagert.
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Die beiden Antriebsstränge sind aus einem ersten und einem zweiten, jeweils aus zwei Riemenscheiben und einem über diese geführten Zahn- oder Treibriemen bestehenden Riementrieb gebildet. Diese Zahn- oder Treibriemen sind drehfest mit dem Spannwerkzeug der Spindel verbunden.
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In Spannstellung der Spanneinrichtung sind die beiden auf der Tragnabe angeordneten Riemenscheiben mit Hilfe einer Servo-Einrichtung miteinander koppelbar. Hierbei handelt es sich um eine mediumbetätigte Servoeinrichtung zum Koppeln der beiden Riemenräder, deren Zylinder und deren Zylindergehäuse verdrehbar auf der Rotornabe des Rotors gelagert sind.
Im abgekoppelten Zustand der beiden Riemenräder kann das erste, über die Rotornabe mit der Rotorwelle verbundene Riemenrad relativ zum zweiten Riemenrad verdreht werden, wobei das Eingangsriemenrad des Spannzeugs verdreht und dessen Spannkraft verändert wird.
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Nach Erreichen der gewünschten höheren/niedrigeren Spannkraft des Spannzeugs werden beide Riemenräder mit einer Planverzahnung wieder gekoppelt und sichern durch deren gegenseitige Verspannung der Riemen die erreichte Spannkraft des Spannzeugs bei Drehzahl.
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Im gespannten Betriebszustand läuft die Rotorwelle des Motors mit der Rotornabe, dem darauf drehfest verbundenen ersten Riemenrad, dem zweiten gekoppelten Riemenrad, sowie die planverzahnten Koppelteile mit der Spindel und dem Spannzeug um, wobei die gesamte Gewichts- und Zugkraft beider Riemen auf die Rotorwelle und auf die Motorlagerung wirkt.
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Bei allen weiter bekannten Betätigungseinrichtungen läuft der Motor dauernd mit Drehzahl und mit anstehendem Drehmoment für das Spannwerkzeug um und benötigt und verbraucht elektrische Energie, um die Spannkraft eines Spannzeugs zu erhalten.
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Nachteilig an dieser Spanneinrichtung ist, dass der Motorrotor des extern befestigten, regelbaren Servomotors permanent, durch Einspeisung von Energie, synchron mit der Spindeldrehzahl angetrieben werden muss und daher Energie verbraucht. Wird wiederum der Servomotor von der Spindel der Maschine angetrieben, erzeugt er Strom, wobei das Drehmoment zur Erzeugung des Stromes vom Spindelmotor der Maschine aufgebracht werden muss. Der erzeugte Strom des Servomotors muss aufwendig neutralisiert werden, da eine Einspeisung in das Stromnetz nicht möglich ist.
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Auf der dauernd umlaufenden Rotorwelle sind alle Teile der Schalteinheit mit Gewicht und Zugkraft der zwei gegeneinander verspannten Riemen fliegend gelagert und wirken verschleißend auf die Motorlagerung.
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Ein Stillstehen des Motorrotors bei Drehzahl der Spindel ist nicht möglich, da die erste Riemenscheibe über Riemen mit dem Riemenrad des umlaufenden Spannzeugs drehfest verbunden ist und der Motorrotor mit der gleichen Drehzahl umläuft.
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Eine Verstellung der beiden Riemenscheiben gegeneinander ist ohne das Auskuppeln der Planverzahnung nicht möglich.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Spanneinrichtung der eingangs genannten Gattung in der Weise auszubilden, dass der Steuerungs- und Bauaufwand äußerst gering gehalten werden kann, wodurch die Störanfälligkeit auf ein Minimum reduziert werden soll, so dass ein sicherer, energiearmer Betrieb der Spanneinrichtung über einen längeren Zeitraum sichergestellt ist.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
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Erfindungsgemäß ist an der Werkzeugmaschine ein Verteilergehäuse angeschraubt, durch dessen Gehäuseseitenwand die Rotorwelle in das Innere des Verteilergehäuses ragt und dort über mindestens eine Verzahnung das Ausgangsriemenrad des ersten Riementriebs zum Auslösen der Spannbewegung relativ gegenüber dem Verbindungsriemenrad des zweiten Riementriebs antreibt.
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Damit ist das erste Riemenrad, zur Verstellung der Spannkraft des Spannzeugs, von der Motorwelle trennbar, d.h.im Koppelzustand der beiden Riemenräder kann die Rotorwelle des Motors getrennt werden. Somit wirkt keine große Verriegelungskraft mehr beim Koppeln über die Planverzahnung der beiden Zahnriemenräder auf die axiale Lagerung des Motors.
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Auf der Rotorwelle des Antriebsmotors ist ein Antriebsflansch drehfest angeordnet, der über ein Getriebe das Ausgangsriemenrad des ersten Riementriebs zum Auslösen der Spannbewegungen antreibt.
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Auf der Rotorwelle ist auch eine Eingangswelle drehbargelagert, auf der das Ausgangsriemenrad des ersten Riementriebs drehbar und das Verbindungsriemenrad des zweiten Riementriebs drehfest gelagert ist.
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Der Antriebsflansch ist in einer Öffnung eines Seitenwandgehäuses des Verteilergehäuses drehbar gelagert und mit der Rotorwelle des Antriebmotors drehfest verbunden ist.
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Der Antriebflansch weist achsparallel versetzt zur Drehachse einen Bolzen auf, auf dem ein Doppelzahnrad drehbar gelagert ist, das mit einem Mittelzahnrad kämmt, das drehbar auf der Eingangswelle des Getriebes gelagert ist und mit einem weiteren Doppelzahnrad kämmt, das auf einem Bolzen der Seitengehäusewand drehbar gelagert ist, welches wiederum mit der Verzahnung der Verbindungsnabe kämmt, welche drehfest mit dem Ausgangsriemenrad verbunden ist.
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Das Doppelzahnrad weist zwei unterschiedliche Durchmesser mit jeweils unterschiedlichen Verzahnungen auf, wobei die Verzahnung des größeren Durchmessers mit einer Verzahnung am Außenumfang der Eingangswelle kämmt.
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Das andere Doppelzahnrad, welches drehbar auf einem Bolzen des Seitenwandgehäuses gelagert ist, weist ebenfalls zwei unterschiedliche Durchmesser mit jeweils unterschiedlichen Verzahnungen auf, wobei die Verzahnung des kleineren Durchmessers mit der Verzahnung des Mittelzahnrads kämmt und die Verzahnung des größeren Durchmessers mit der Verzahnung der Verbindungsnabe kämmt.
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Weitere Merkmale einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind, dass die Rotorwelle drehfest mit einem Flansch verbunden ist, der über eine axial verschiebbare Koppelscheibe mit Hilfe eines Druckzylinders mit dem Ausgangsriemenrad formschlüssig koppelbar ist.
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Der Flansch weist in Richtung der Koppelscheibe die Verzahnung auf, die mit der Verzahnung der Koppelscheibe formschlüssig verbindbar ist.
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Der Druckzylinder ist aus einem in dem Zylinder eingesetzten und einseitig von Druckmittel beaufschlagbaren Kolben gebildet, wobei sich bei Druckbeaufschlagung der axial verschiebbare Kolben an der Koppelscheibe anlegt.
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Bei Wegfall der Druckbeaufschlagung kehr der Kolben unter der Rückstellkraft einer Feder in Ruheposition zurückkehrt, sowie die Koppelscheibe die unter der Rückstellkraft einer weiteren Feder ebenfalls in Ruheposition zurückkehrt.
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Die Koppelscheibe weist eine Verzahnung auf die in Ruheposition der Koppelscheibe mit der Verzahnung einer Verbindungsnocke zusammenwirkt, die mit dem Verbindungsriemenrad drehfest verbunden ist.
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Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
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Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und deren Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Soweit einzelne Gegenstände als „erfindungswesentlich“ oder „wichtig“ bezeichnet sind, bedeutet dies nicht, dass diese Gegenstände notwendigerweise den Gegenstand eines unabhängigen Anspruches bilden müssen. Dies wird allein durch die jeweils geltende Fassung des unabhängigen Patentanspruches bestimmt.
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Es zeigen:
- 1: Schnittdarstellung der Spanneinrichtung
- 2: Schnittdarstellung des Verteilergehäuses (1. Variante)
- 3: Schnittdarstellung des Verteilergehäuses (2. Variante)
- 4: Schnittdarstellung des Verteilergehäuses (2. Variante)
- 5: Schematisierte Darstellung der Verteilergehäuse nach Variante 1 und 2
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Die in 1 dargestellte und mit 4 bezeichnete Spanneinrichtung 4 dient zur Betätigung eines auf einer Werkzeugmaschine 9 angeordneten Kraftspannfutters 100, mittels dessen radial verstellbarer Spannbacken 6 ein zu bearbeitendes Werkstück 10 in dem Kraftspannfutter 100 einzuspannen ist. Die Spannbacken 6 des Kraftspannfutters 100 sind hierbei über Umlenkhebel 101, durch eine axial verstellbare zweiteilige Zugstange 7, 7' betätigbar, die mit einem umschaltbaren, elektrischen Antriebsmotor 8 über einen Bewegungswandler 102 in Triebverbindung steht. Mittels des Bewegungswandlers 102 werden die rotatorischen Verstellbewegungen des Antriebsmotors 8 in axiale Zustellbewegungen der Zugstange 7, 7' umgewandelt.
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Auf die Maschinenspindel 103 wirkt ein Elektromotor 104 ein, durch den die Werkzeugmaschine 9 antreibbar ist.
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Die Spanneinrichtung 4 weist ein Gehäuse 107 auf, in dem der Bewegungswandler 102 und ein nicht gezeigter Kraftspeicher untergebracht sind.
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Auf der, der Werkzeugmaschine 9 zugewandten Seiten ist das Gehäuse 107 mit einem abstehenden Steg 116 versehen, an dem mittels Schraube 117 ein Flansch 119 befestigt ist. Mit Hilfe einer weiteren Schraube 118 ist der Flansch 119 an einem, an der Maschinenspindel 103 angeformten, weiteren Flansch 120 angebracht.
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Dem Bewegungswandler 102 wird die Antriebsenergie über ein Doppelzahnrad 109 zugeführt, das mit einer Gewindemutter 40 in Triebverbindung steht. Mittels der Gewindemutter 40, auf die die nicht gezeigten Federpakete des Kraftspeichers 106 bei Spannvorgängen einwirken, werden die eingeleiteten rotatorischen Bewegungen des Doppelzahnrades 109 auf eine Spindelmutter 108 übertragen, welche in axialer Richtung bewegt wird und die die Bewegung auf die damit verbundene Zugstange 7' überträgt, die die Bewegung je nach Drehrichtung in axiale Zustellbewegungen umwandelt.
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An dem Spindelstock der Werkzeugmaschine 9 ist ein extern angeordnetes Antriebs- und Verteilergehäuse 1,1' ortsfest angeschraubt. In dem Verteilergehäuse 1 sind mehrere miteinander kämmende Zahnräder 32, 33, 34, sowie im Bereich des Seitenwandgehäuses 23 ein Antriebsflansch mit einer mittigen Öffnung 80, in der die Rotorwelle 25 des Antriebmotors 8 verdrehgesichert einschiebbar ist, gelagert.
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Der Elektromotor- Rotorwelle 25 steht im Betriebszustand still, wenn keine elektrische Energie ansteht.
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Der Antriebsmotor 8 im Verteilergehäuse 1 steht über zwei Antriebsstränge 111, 113 mit der Spanneinrichtung 4 in Triebverbindung. Auf der Rotorwelle 25 des Antriebmotors 8 ist eine Eingangswelle 35 drehbar angeordnet, die mittels Lager 51 auf der Hülse 76 des Antriebflansches 30 aufliegt. Auf der Eingangswelle 35 sind das Ausgangsriemenrad 12 und das Verbindungsriemenrad 14 zweier Riementriebe 121, 123 angeordnet, die mit den Antriebssträngen 111, 113, dem Spindelriemenrad 13, dem Eingangsriemenrad 11 und einem, über diese geführten Zahn- oder Treibriemen 37, 38 bestehenden Riementrieb 121, 123 gebildet sind. Eines der Riemenräder, nämlich das Verbindungsriemenrad 14, ist hierbei wiederum mittels einer Keilverbindung 48 drehfest mit der Eingangswelle 35 verbunden. Das Ausgangsriemenrad 12 ist dagegen drehbar auf der Eingangswelle 35 gelagert.
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Über die Zahn- oder Treibriemen 37 bzw. 38 sind die Riemenscheiben 12 bzw. 14 mit den Riemenscheiben 11 bzw. 13 trieblich verbunden, die an die Antriebsglieder der Spanneinrichtung 4 angekoppelt sind.
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Das Ausgangsriemenrad 11 ist mittels Wälzlager 105 drehbar auf einer Hohlwelle 110 gelagert, die über eine, an einem Ansatz 112 vorgesehene Verzahnung 114, mit dem Doppelzahnrad 109 kämmt, welches an dieser Stelle die Verzahnung 73 aufweist. Das Doppelzahnrad 109 weist zwei unterschiedliche Durchmesser auf, mit jeweils zwei unterschiedlichen Verzahnungen 73, 74. An der der Spanneinrichtung zugewandten Seite des Doppelzahnrades weist dieses eine weitere Verzahnung 74 auf, die in eine Verzahnung 99 der Spindelmutter 108 greift.
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Die Riemenscheibe 13 dagegen ist mit Hilfe von Schrauben 115 fest an der Hohlwelle 110 angebracht.
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Das Ausgangsriemenrad 12 dient dabei als Verstellrad für die Verstellbewegungen der Spannbacken des Kraftspannfutters 100.
Die Rotorwelle 25, des am Verteilergehäuse 1 befestigten Antriebmotors 8, ragt durch eine Öffnung 80 in der Gehäuseseitenwand 23 in das Verteilergehäuse 1 hinein. Im Bereich der Öffnung 80, im Inneren des Verteilergehäuses 1, ist die Rotorwelle 25 von dem Antriebsflansch 30 umgeben, der aus einer Hülse 76 und einer sich daran in Umfangsrichtung erstreckenden Scheibe 77 besteht, die werkstoffeinstückig mit der Hülse 76 verbunden ist. Das dem Antriebsmotor 8 zugewandte Ende der Hülse 76 ragt in die Öffnung 80 der motorseitigen Gehäuseseitenwand 23 und stützt sich über ein Wälzlager 79 gegenüber der Öffnung 80 ab.
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Der Antriebsflansch 30 ist über eine Keilverbindung 70 mit der Rotorwelle 25 drehfest verbunden.
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Um bei einem ausgeschalteten Antriebsmotor 8 den Antriebsflansch 30 abzubremsen, ist der Antriebsflansch 30, mit einer in den Antriebsflansch eingearbeiteten Ausnehmung 46 und mehreren in der Gehäuseinnenwand 23 vorgesehenen Sacklochbohrungen 69 eingesetzten, federbelasteten, am Umfang verteilten Druckbolzen 45 selbsttätig blockierbar. Beim Ausschalten des Antriebsmotors drückt somit durch eine Axialverschiebung nach rechts, ausgelöst durch die Kraft einer Feder, der Druckbolzen 45 in die Ausnehmung 46, so dass der Antriebsflansch 30 abgebremst und gegen Verdrehung gesichert wird.
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Somit ist gemäß 1 zunächst die Betriebsstellung der Spanneinrichtung 4 bei Arbeitsvorgängen erläutert, wobei das in dem Kraftspannfutter 100 eingespannte Werkstück 10 entsprechend den Vorgaben bearbeitet werden kann und der als Wechsel- oder Gleichstrommotor ausgelegte Antriebsmotor stillsteht und keine Energie zu- oder abgeführt wird.
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Soll eine Verstellung der Spannbacken 6 vorgenommen werden, um das Werkstück 10 auszuspannen und gegebenenfalls ein anderes Werkstück einzuspannen, so wird mit Hilfe des Antriebmotors 8 das Ausgangsriemenrad 12 relativ zum Verbindungsriemenrad 14 verdreht. Somit wird über den Riementrieb 121 der Spanneinrichtung 4 mit Hilfe des Antriebsmotors 8 Energie zugeführt. Die Riemenscheibe 12 wird dabei verdreht und über das damit verbundene Eingangsriemenrad 11 wird das Doppelzahnrad 109 verdreht, welches die Gewindemutter 40 antreibt, so dass durch diese die Zugstange 7' axial verschoben wird und die Spannbacken 6 nach innen oder außen verstellt werden. Das Werkstück kann somit entfernt oder ein anderes Werkstück kann eingesetzt werden. Nach Beendigung dieses Arbeitsvorganges wird der Antriebsmotor wieder abgeschaltet.
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Zur Einleitung oder Veränderung einer Spannkraft der Spannbacken 6 wird somit ein Drehmoment des Antriebmotors 8 übertragen. Dabei wird der Antriebflansch 30 mit dem Doppelzahnrad 32 verdreht, wodurch auch das Mittelzahnrad 34, das Doppelzahnrad 33 und die Verbindungsnabe 15 mit dem Ausgangsriemenrad 12 verdreht werden. Die Verbindungsnabe 15 ist mit dem Ausgangsriemenrad 12 drehfest verbunden und ist in einer Öffnung 81 des riemenseitigen Seitenwandgehäuses 28 über ein Wälzlager 49 gelagert. Dadurch wird das Ausgangsriemenrad 12 relativ zum Verbindungsriemenrad 14 verdreht.
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Bei einer Bewegung des Antriebflansches 30 werden auch die Druckbolzen 45 aus den Ausnehmungen 46 herausgedrückt.
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Bei Erreichen des eingestellten Drehmoments zur Vergrößerung oder Reduzierung der Spannkraft des Spannzeuges 6,100, wird der Antriebsmotor 8 wieder abgeschaltet und der Antriebsflansch 30 kommt zum Stillstand, wobei die Druckbolzen 45 wieder in den Ausnehmungen 46 einrasten und den Antriebsflansch gegen weitere Verdrehungen halten.
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In diesem Betriebszustand laufen die beiden Riemenscheiben 12 und 14 wieder synchron miteinander um und die Spanneinrichtung 1 ist blockiert, so dass Bearbeitungsvorgänge ausgeführt werden können.
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Zur Überwachung der einzelnen Betriebszustände sind verschiedene Sensoren vorgesehen. So wirkt die Zugstange 7 mit einem Sensor 20 zusammen, mittels dem deren Verstellweg kontrolliert werden kann. Auch der Bewegungswandler 102 ist mit einem Sensor 19 ausgestattet, um den Verstellweg der Gewindemutter 40 zu kontrollieren.
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2 zeigt eine detaillierte Ansicht des Verteilergehäuses 1. Die Scheibe 77 des Antriebflansches 30 weist achsparallel versetzt zur Drehachse 56 einen Bolzen 31 auf, der parallel zur Rotorwelle 25 in Richtung der Riemenräder 12, 14 ragt. Auf diesem Bolzen ist das Doppelzahnrad 32 drehbar gelagert. Das Doppelzahnrad 32 weist zwei unterschiedliche Durchmesser auf, mit jeweils zwei unterschiedlichen Verzahnungen 52, 53. Dabei kämmt die Verzahnung 52 des größeren Durchmessers mit der Verzahnung 82 der Eingangswelle 35.
Die Verzahnung 53 des kleineren Durchmessers kämmt mit der Verzahnung 84 des Mittelzahnrads 34, das über die Wälzlager 83 drehbar auf der konzentrisch dazu verlaufenden Eingangswelle 35 des Getriebes gelagert ist und sich um die Drehachse 56 dreht.
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Ein weiteres Doppelzahnrad 33 ist achsparallel versetzt zur Drehachse 56 an der feststehenden Seitengehäusewand 28 auf dem Bolzen 36 drehbar gelagert und weist einen kleineren Durchmesser in Richtung des Mittelzahnrades 34 und einen größeren Durchmesser in Richtung der Verbindungsnabe 15 auf.
Der kleine Durchmesser besitzt die Verzahnung 56 mit der das Doppelzahnrad 33 mit der Verzahnung 84 des Mittelzahnrades 34 kämmt. Der größere Durchmesser weist die Verzahnung 54 auf, mit der das Doppelzahnrad 33 mit der Verzahnung 39 der Verbindungsnabe 15 kämmt.
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Die Verbindungsnabe 15 ist trieblich über die Schraube 55 mit dem Ausgangsriemenrad 12 verbunden. Das Ausgangsriemenrad 12 ist über den Riemen 37 mit dem Eingangsriemenrad 11 des auf der Spindel angeordneten Spannzeugs und dessen Gewindemutter 40 verbunden.
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Die Riemenscheibe 12 des Riementriebes 111 ist über die Verbindungsnabe 15 und mittels eines Wälzlagers 49 drehbar auf der Eingangswelle 35 abgestützt.
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Das Verbindungsriemenrad 14 ist über den Riemen 38 mit dem Spindelriemenrad 13 verbunden und läuft mit der Spindel um.
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Im Ausgangszustand drehen sich das Ausgangsriemenrad 12 und das Verbindungsriemenrad 14 mit gleicher Geschwindigkeit, wobei die Motorwelle 25 stillsteht und die beiden Riemenräder 12, 14 synchron umlaufen.
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In diesem Betriebszustand befindet sich die Motorwelle 25 im Ruhezustand, wobei der damit drehfest über eine Keilverbindung 70 verbundene Antriebsflansch 30 und der in den Antriebsflansch 30 im radialen Abstand zur Rotorwelle 25 eingearbeitete Bolzen 31 ebenfalls im Ruhezustand sind.
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Auf dem Bolzen 31, der sich achsparallel zur Rotorwelle 25 befindet, ist das Doppelzahnrad 32 über ein Lager 72 drehbar gelagert. Trotz Ruhezustand des Bolzens 31 dreht das Doppelzahnrad 32 aufgrund der Bewegung der Eingangswelle den Antriebsflansch 30 mit dem Mittelzahnrad 34 mit. Grund ist die Verzahnung 84 der Eingangswelle 35, die mit der Verzahnung 53 des Doppelzahnrads 32 kämmt. Durch das Lager 72 ist die Drehbewegung des Doppelzahnrads 32 von Bolzen 31 entkoppelt.
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Des Weiteren ist die Eingangswelle 35 über ein Lager 51 auf der Hülse 76 gelagert. Hierbei findet keine oder nur eine sehr geringe Drehübertragung zwischen den Teilen 30 und 35 statt.
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Soll es nun zu einer Verstellbewegung des Spindelstockes kommen, wird über den Servomotor 8 eine Drehbewegung auf die Rotorwelle 25 übertragen, welche wiederum den Antriebsflansch 30 antreibt.
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Damit kann das Ausgangszahnrad 12 relativ zu dem Verbindungsriemenrad 14 bewegt werden.
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Hierbei liegt bei der Verzahnung 52, 82 ein Übersetzungsgetriebe vor, bei der Verzahnung 53, 84 ein Untersetzungsgetriebe, was wiederum durch die Verzahnung 56, 84 ausgeglichen wird, wodurch wiederum ein Untersetzungsgetriebeentsteht. Damit ist es möglich, ein sogenanntes Gleichlaufgetriebe herzustellen, wobei die Drehbewegung der Rotorwelle 25 direkt in eine Drehbewegung des Ausgangszahnrades 12 umgewandelt wird und keine Übersetzung stattfindet.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verteilergehäuses 1', in dem keine Doppelzahnräder und kein Mittelzahnrad 34 verbaut wurden. Hierbei ragt wieder die Rotorwelle 25 des Antriebsmotors 8 in das Verteilergehäuse 1', welche in dem gezeigten Beispiel nach 3 stillsteht und in dem die Koppelscheibe 29 nicht in Kontakt mit der Motorwelle 25 ist.
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Die Motorwelle 25 ist drehfest in der zylindrischen Bohrung 24 des Flansches 90 gelagert, wobei sich der Flansch 90 in der Öffnung 89 der Gehäuseseitenwand 23 befindet und sich mittels des Lagers 47 gegenüber der Gehäuseseitenwand 23 abstützt. Dazu weist die Gehäuseseitenwand 23 einen in das Innere des Verteilergehäuses 1' ragenden hülsenförmigen Fortsatz 64 auf, der den ebenfalls hülsenförmigen Flansch 90 in sich aufnimmt. Das Lager 47 befindet sich an der Stirnseite des Fortsatzes 64, wobei der Flansch 90 in diesem Bereich radial vergrößert ist und eine scheibenförmige Verbreiterung 26 aufweist, der sich rückseitig an das Lager 47 anlegt.
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Zwischen Außenumfang des Flansches 90 und der Innenwandung der Öffnung 89 ist das Dichtelement 43 vorhanden.
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Der Antriebsflansch 90 weist an dem radial äußeren Rand der scheibenförmigen Verbreiterung 26, an der in Richtung der Koppelscheibe ausgerichteten Stirnseite, die Verzahnung 88 auf, welche in dem Betriebszustand nach 3 einen Abstand gegenüber der gegengleich ausgerichteten Verzahnung 57 der Koppelscheibe 29 aufweist.
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Die Koppelscheibe 29 weist in entgegengesetzter Richtung die Verzahnung 58 auf, die mit der Verzahnung 87 der Verbindungsnocke 85 kämmt. Die Verbindungsnocke 85 ist mit dem Riemenrad 14 drehfest verbunden.
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Die Koppelscheibe 29 ist über den Bolzen 59 mit der Antriebshohlwelle 27 verbunden. Dazu ist der Bolzen 59 in einem Sackloch 92 der Antriebshohlwelle 27 verschiebegesichert gelagert und in einem Sackloch 93 der Koppelscheibe 29 verschieblich gelagert. Somit kann die Koppelscheibe 29 relativ zum Bolzen 59 bewegt werden, welcher jedoch stets in Kontakt mit der Koppelscheibe 29 ist und diese um die Drehachse 56 antreibt.
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Die Verbindungsnocke 85 stützt sich über das Wälzlager 67 auf der Antriebshohlwelle 27 ab.
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Die Antriebshohlwelle 27 ist über einen Keil 60 mit dem Ausgangsriemenrad 12 drehfest verbunden. In dem gezeigten Betriebszustand nach 3 laufen die Riemenräder 12 und 14 synchron um.
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Unterhalb des Keils 60 stützt sich über das Wälzlager 44 die Antriebshohlwelle 27 auf dem Fortsatz 64 der Gehäuseseitenwand 23 ab.
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4 zeigt den Betriebszustand, in dem der Antriebsmotor 8 zugeschaltet wird, um eine Verstellbewegung der Spannbacken 6 zu bewirken. Dazu dreht sich die Rotorwelle 25 und dreht den Antriebsflansch 90 um die Drehachse 56.
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Der Antriebsflansch 90, der an seiner in Richtung der Koppelscheibe ausgerichteten Stirnseite der Vebreiterung die Verzahnung 88 aufweist, wird mit der Verzahnung 57 der Koppelscheibe 29 in Angriff gebracht.
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Die Betätigung der Koppelscheibe 29 dient ein Druckzylinder 2, der über einen Druckanschluss 18 mit einem Druckmedium gespeist wird. Das Druckmedium wird in den Zylinderraum 91 eingeleitet und drückt gegen die Druckfläche 94 eines in dem Druckzylinder eingesetzten und axial verschiebbaren Kolbens 92. Mittels eines Steuerventils kann über den Druckanschluss 18 dem Zylinderraum 91 Druckmittel zugeführt werden, um den Zylinder in Pfeilrichtung 95, d.h. in Richtung der Koppelscheibe 29 zu befördern.
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Senkrecht zur Längsachse des Zylinders 92 ist ein Bolzen 96 in dem Zylinder eingebracht. An den beiden aus dem Zylinder 92 ragenden Enden des Bolzens 96 befindet sich je ein Wälzlager 62a, b, welches drehbar auf dem Bolzen gelagert ist.
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Wird nun der Zylinder 92 aufgrund der Druckbeaufschlagung in Pfeilrichtung 95 befördert, werden auch die Lager 62a, b mit dem Zylinder mitbewegt, bis sie an die Kontaktfläche 63 der Koppelscheibe 29 zum Anliegen kommen und die Koppelscheibe ebenfalls in Pfeilrichtung 95 verschieben, bis die Verzahnung 57 der Koppelscheibe 29 in Eingriff mit der Verzahnung 88 des Antriebflansches 90 kommt.
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Dabei öffnet sich die Verbindung zwischen der Verzahnung 58 der Koppelscheibe 29 und der Verzahnung 87 der Verbindungsnocke 85, so dass keine Verbindung zwischen Ausgangsriemenrad 12 und Verbindungsriemenrad 14 mehr besteht.
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Der drehend angetriebene Antriebsflansch 90 kann somit seine Drehbewegung um die Achse 56 auf die Koppelscheibe 29 übertragen.
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Die Koppelscheibe 29, die wiederum über den Bolzen 59 mit der Antriebshohlwelle 27 verbunden ist, überträgt die Drehbewegung auf die Antriebshohlwelle 27 und somit auch auf das damit verbundene Ausgangsriemenrad 12.
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Damit ist es möglich, das Ausgangsriemenrad 12 relativ zum Verbindungsriemenrad 14 zu bewegen, um so eine Verstellbewegung am Spindelstock zu bewirken.
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Wird kein Druck mehr auf den Zylinder 92 ausgeübt, kehrt dieser unterstützend durch die Federkraft der Feder 65, die zwischen dem Seitenwandgehäuse 97 und dem Zylinder ansteht, in die Ausgangsstellung zurück.
Ebenso wirkt auf die Koppelscheibe 29 die Feder 61, welche die Koppelscheibe 29 entgegen der Pfeilrichtung 95 verrückt, wobei wiederum die Verzahnungen 57, 88 außer Eingriff kommen und die Verzahnungen 58, 87 ineinandergreifen und somit wieder die beiden Riemenräder 12, 14 miteinander verbunden sind und synchron umlaufen.
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5 a zeigt eine schematisierte Darstellung des Verteilergehäuses nach Variante 1, mit einem verbauten Getriebe.
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5 b zeigt eine schematisierte Darstellung des Verteilergehäuses nach Variante 2, mit einem Druckzylinder 2, an dem über einen Druckanschluss 18 ein Druckmedium zugeführt werden kann. Die einzelnen Vorgänge können dabei von einem Sensor 16 überwacht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1.
- Verteilergehäuse 1'
- 2.
- Druckzylinder
- 3.
- Verstelleinheit
- 4.
- Spanneinrichtung
- 5.
- Bewegungswandler
- 6.
- Spannbacken
- 7.
- Zugstange 7'
- 8.
- Antriebsmotor
- 9.
- Werkzeugmaschine
- 10.
- Werkstück
- 11.
- Eingangsriemenrad
- 12.
- Ausgangsriemenrad
- 13.
- Spindelriemenrad
- 14.
- Verbindungsriemenrad
- 15.
- Verbindungsnabe
- 16.
- Sensor
- 17.
- Verdrehsicherung
- 18.
- Druckanschluss
- 19.
- Kraftsensor
- 20.
- Wegsensor
- 21.
- Spindelmutter
- 22.
- Zwischenglieder
- 23.
- Gehäuseseitenwand (Motor seitig)
- 24.
- Bohrung
- 25.
- Rotorwelle
- 26.
- Verbreiterung
- 27.
- Antriebshohlwelle
- 28.
- Seitengehäusewand (Riemenseitig)
- 29.
- Koppelscheibe
- 30.
- Antriebsflansch
- 31.
- Bolzen
- 32.
- Planeten-Doppelzahnrad mit
- 30
- verbunden
- 33.
- Planeten-Doppelzahnrad
- 34.
- Mittelzahnrad (Sonnenrad) kommt mit 32 und 33
- 35.
- Eingangswelle
- 36.
- Bolzen
- 37.
- Riemen
- 38.
- Riemen
- 39.
- Verzahnung
- 40.
- Gewindemutter
- 41.
- Dichtelement
- 42.
- Dichtelement
- 43.
- Dichtelement
- 44.
- Wälzlager
- 45.
- Druckbolzen
- 46.
- Ausnehmungen
- 47.
- Lager (von 90)
- 48.
- Keilverbindung
- 49.
- Wälzlager
- 50.
- Wälzlager
- 51.
- Lager
- 52.
- Verzahnung (von 31)
- 53.
- Verzahnung
- 54.
- Verzahnung
- 55.
- Schraubverbindung
- 56.
- Drehachse
- 57.
- Planverzahnung
- 58.
- Planverzahnung
- 59.
- Bolzen
- 60.
- Keil
- 61.
- Feder
- 62.
- Lager a,b
- 63.
- Kontaktfläche
- 64.
- Fortsatz (von 23)
- 65.
- Feder
- 66.
- Keilverbindung
- 67.
- Wälzlager
- 68.
- Gleitlager
- 69.
- Sacklochbohrung
- 70.
- Keilverbindung
- 71.
- Wälzlager
- 72.
- Lager
- 73.
- Verzahnung (von 109)
- 74.
- Verzahnung (von 109)
- 75.
- Seitenfläche (von 15)
- 76.
- Hülse
- 77.
- Scheibe
- 78.
- Wälzlager
- 79.
- Wälzlager
- 80.
- Öffnung
- 81.
- Öffnung
- 82.
- Verzahnung (von 35)
- 83.
- Wälzlager
- 84.
- Verzahnung (von 34)
- 85.
- Verbindungsnocke
- 86.
- Schraube
- 87.
- Verzahnung (von 87)
- 88.
- Verzahnung (von 26)
- 89.
- Öffnung
- 90.
- Flansch
- 91.
- Zylinderraum
- 92.
- Kolben
- 92.
- Sackloch
- 93.
- Sackloch
- 94.
- Druckfläche
- 95.
- Pfeilrichtung
- 96.
- Bolzen
- 97.
- Seitengehäusewand
- 100.
- Kraftspannfutter
- 101.
- Umlenkhebel
- 102.
- Bewegungswandler
- 103.
- Maschinenspindel
- 104.
- Elektromotor
- 105.
- Wälzlager
- 106.
- Kraftspeicher
- 107.
- Gehäuse
- 108.
- Spindelmutter
- 109.
- Doppelzahnrad
- 110.
- Hohlwelle
- 111.
- Antriebsstrang
- 112.
- Ansatz
- 113.
- Antriebsstrang
- 114.
- Verzahnung
- 115.
- Schraube
- 116.
- Steg
- 117.
- Schraube
- 118.
- Schraube
- 119.
- Flansch
- 120.
- Flansch
- 121.
- Riementrieb
- 122. 123.
- Riementrieb
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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