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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spannsystem für einen Spanndorn, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei der Bearbeitung rotierender Werkstücke kann es erforderlich sein, das Werkstück nicht nur während eines Bearbeitungsschritts, sondern auch während der Übergabe von einer Bearbeitungsstation zur nächsten in einem ständig rotierenden Zustand zu halten. Zu diesem Zweck dienen Spanndorne, die sich in eine axiale Öffnung des Werkstücks einführen lassen und eine Spanneinrichtung zum Koppeln oder Entkoppeln des Werkstücks mit bzw. von dem Spanndorn aufweisen. Um den Spanndorn rotierend halten zu können, existieren Spannsysteme, die eine drehbar gelagerte Spindelwelle umfassen, die an einem freien Ende eine Spanndornwechselschnittstelle zur Aufnahme des Spanndorns aufweist. Der Spanndorn mit dem darin gehaltenen Werkstück kann sich somit gemeinsam mit der Spindelwelle drehen.
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Ein Anwendungsfall für ein solches Spannsystem ist die Imprägnierung von Statoren von Elektromotoren mit einem Harz, das im rotierenden Zustand auf die Windungen des Stators geträufelt wird. Zur gleichmäßigen Verteilung des Harzes in den Windungen ist eine gleichmäßige Rotation des Werkstücks, in diesem Fall also des Stators, erforderlich. Das Spannsystem kann hier Teil eines Greifersystems sein, das mehrere Freiheitsgrade für eine dreidimensionale Bewegung im Raum aufweist, wie etwa ein Knickarmroboter. Durch Öffnen und Schließen der Spanndornwechselschnittstelle kann der Spanndorn durch die Spanneinrichtung aufgenommen oder wahlweise von dieser gelöst werden. Ferner ist es möglich, die Spanneinrichtung des Spanndorns selbst zu lösen oder zu spannen, um das Werkstück mit bzw. von dem Spanndorn zu koppeln oder zu entkoppeln.
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Ein derartiges Spannsystem ist beispielsweise aus
DE 10 2019 120 713 A1 bekannt. Es weist eine erste Betätigungseinrichtung zum Öffnen und Schließen der Spanndornwechselschnittstelle und eine zweite Betätigungseinrichtung zum Lösen und Spannen der Spanneinrichtung auf. Die erste Betätigungseinrichtung umfasst einen ersten Zylinder, der axial verschiebbar hinter dem hinteren Ende der Spindelwelle angeordnet ist, das der Spanndornwechselschnittstelle gegenüberliegt. Die Spindelwelle und der erste Zylinder sind gemeinsam in einem Spindelgehäuse angeordnet, in welchem die Spindelwelle rotierend gehalten wird, während der erste Zylinder drehfest steht. Zum Öffnen und Schließen der Spanndornwechselschnittstelle wird der erste Zylinder axial in Richtung der Spindelwelle bewegt und betätigt über ein Koppelelement eine Schaltscheibe am hinteren Ende der Spindelwelle. Bei dem Koppelelement handelt es sich insbesondere um ein Axial-Nadellager. Es überträgt die axiale Betätigungskraft des ersten Zylinders, der nicht zusammen mit der Spindelwelle rotiert, auf die mit der Spindelwelle rotierende Schaltscheibe.
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Zum Lösen und Spannen der Spanneinrichtung dient ein zweiter Zylinder als zweite Betätigungseinrichtung. Dieser ist axial hinter dem ersten Zylinder am der Spanndornwechselschnittstelle gegenüberliegenden Ende des Spindelgehäuses angeordnet. Spindelwelle, erster Zylinder und zweiter Zylinder liegen somit axial hintereinander. Durch Vorschieben des zweiten Zylinders in Richtung der Spanndornwechselschnittstelle wird die Spanneinrichtung über einen Stößel gelöst, der sich durch die Spindelwelle hindurch zum Spanndorn erstreckt. Durch Zurückfahren des zweiten Zylinders in der entgegengesetzten Richtung wird dessen Betätigungsdruck von dem Stößel genommen, welcher durch eine mechanische Feder zurück in seine Spannposition gespannt wird.
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Die beiden Zylinder der verschiedenen Betätigungseinrichtungen für die Spanndornwechselschnittstelle und für die Spanneinrichtung sind somit unabhängig voneinander und axial hintereinander hinter der Spindelwelle in verschiedenen Aufnahmeräumen innerhalb des Spindelgehäuses aufgenommen. Der Antrieb zur Rotation der Spindelwelle muss in diesem Fall zu dieser radial versetzt angeordnet werden. Ferner ist im genannten Stand der Technik die Messeinrichtung zur Feststellung des Öffnungs- und Schließzustands der Spanndornwechselschnittstelle (die sogenannte Hubabfrage) seitlich hinter dem Spindellager am Endbereich der Spindel, welcher den Zylindern zugewandt ist, angeordnet.
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Hierdurch ergibt sich ein relativ großer Platzbedarf für die Gesamtkonstruktion des Spannsystems. Zudem müssen Maßnahmen getroffen werden, um die Betätigungskraft des ersten Zylinders auf die rotierende Spanndornwechselschnittstelle übertragen zu können. Für den zweiten Zylinder zum Lösen und Spannen der Spanneinrichtung sind solche Maßnahmen in der
DE 10 2019 120 713 A1 nicht vorgesehen. Dort erfolgt die Betätigung der Spanneinrichtung bevorzugt stehend, d.h. im nicht rotierenden Zustand der Spindelwelle.
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EP 0 812 642 B1 offenbart eine Arbeitsspindel für eine Werkzeugmaschine, umfassend ein Spindelrohr, eine Spanneinrichtung, einen am Spindelrohr angeordneten und die Spanneinrichtung betätigenden Spannkrafterzeuger, der mindestens eine von einem ersten Zylindergehäuse und einem ersten Kolben umschlossene erste Zylinderkammer aufweist, wobei der Spannkrafterzeuger eine von dem zweiten Zylindergehäuse und einem zweiten Kolben umschlossene zweite Zylinderkammer aufweist, wobei zum Betätigen der Spanneinrichtung stets beide Zylinderkammern von dem unter Druck stehenden Medium beaufschlagt sind und der Spannkrafterzeuger zur Erzeugung unterschiedlicher Spannkräfte von einem ersten Arbeitsmodus, in welchem der erste Kolben die Spanneinrichtung betätigt, in einen zweiten Arbeitsmodus umschaltbar ist, in welchem der zweite Kolben die Spanneinrichtung betätigt.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Spannsystem der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das platzsparender ausgeführt ist als die bisherigen, oben beschriebenen Systeme. Des Weiteren besteht die Aufgabe darin, dieses Spannsystem derart zu verbessern, dass nicht nur der Spanndorn im rotierenden Zustand der Spindelwelle (und der Spanndornwechselschnittstelle) zu wechseln ist, sondern auch das Werkstück selbst sich im rotierenden Zustand mit der Spanneinrichtung koppeln und von dieser entkoppeln lässt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Spannsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß rotieren der erste Zylinder und der zweite Zylinder gemeinsam mit der Spindelwelle innerhalb derselben. Auf diese Weise kann auf Koppelelemente zur Übertragung axialer Betätigungskräfte von den Zylindern auf die Spindelwelle und mit ihr rotierende Teile verzichtet werden. Zudem kann die Baulänge des Spannsystems verkürzt werden, da Anordnung der Zylinder in die Spindelwelle selbst nach vorn, d.h. in Richtung der Spanndornwechselstelle verlagert werden kann. Überdies bietet sich der Vorteil, dass der Rotationsantrieb der Spindelwelle axial mit deren hinterem (der Spanndornwechselstelle gegenüberliegenden) Ende gekoppelt werden kann. Der benötigte Bauraum wird hierdurch erheblich reduziert und die Konstruktion des Spannsystems wird erheblich vereinfacht.
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Insbesondere ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung problemlos möglich, auch die zweite Betätigungseinrichtung zum Lösen und Spannen der Spanneinrichtung des Spanndorns während der Rotation der Spindelwelle zu betätigen. Somit kann auch das Werkstück mit dem Spanndorn gekoppelt bzw. von diesem entkoppelt werden, während die Spindelwelle rotiert. Dies ist ein entscheidender Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, der diese Möglichkeit nicht vorsieht, sondern einen Werkstückwechsel lediglich im stehenden Zustand der Spindelwelle erlaubt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind der erste Zylinder und der zweite Zylinder in einem gemeinsamen Aufnahmeraum innerhalb der Spindelwelle aufgenommen und begrenzen zwischen sich eine mit einem Druckfluid beaufschlagbare erste Kammer. Während beim Stand der Technik jeder Zylinder eine eigene solche Kammer begrenzt und diese voneinander getrennt sind, teilen sich bei dieser Ausführungsform beide Zylinder der ersten und der zweiten Betätigungseinrichtung eine Kammer. Wird diese mit dem Druckfluid beaufschlagt, werden der erste Zylinder und der zweite Zylinder in entgegengesetzten Richtungen axial auseinandergetrieben. Der erste Zylinder wird zum Öffnen der Spanndornwechselschnittstelle in deren Richtung nach vorn gedrückt, während der zweite Zylinder nach hinten getrieben wird. Hierdurch wird kein axialer Lösungsdruck mehr auf die Spanneinrichtung ausgeübt, so dass diese sich wieder selbsttätig in die gespannte Stellung bewegen kann. Somit kann während der Rotation der Spindelwelle der Spanndorn mit dem daran gekoppelten Werkstück gewechselt werden.
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Vorzugsweise begrenzt der zweite Zylinder auf seiner dem ersten Zylinder abgewandten Seite eine mit einem Druckfluid beaufschlagbare zweite Kammer, die von der ersten Kammer durch den zweiten Zylinder getrennt ist. In diesem Fall sind im Aufnahmeraum der beiden Zylinder zwei voneinander getrennte Kammern vorhanden. Wird die zweite Kammer mit einem Druck beaufschlagt, der höher ist als derjenige, der in der ersten Kammer herrscht, wird der zweite Zylinder in Richtung einer Vergrößerung der zweiten Kammer gedrückt, während sich die erste Kammer verkleinert, und der zweite Zylinder wird in Richtung des ersten Zylinders getrieben. Dies kann in einem Betriebszustand geschehen, in welchem der erste Zylinder durch weitere Druckbeaufschlagungsmittel, z.B. mechanische Federn, in eine in Richtung des zweiten Zylinders gedrückte Endstellung bewegt ist, in welcher die Spanndornwechselschnittstelle geschlossen ist. In dieser Stellung rotiert somit der Spanndorn gemeinsam mit der Spindelwelle, während die Spanneinrichtung zum Entkoppeln des Werkstücks gelöst wird. Hierdurch wird ein Werkstückwechsel bei rotierendem Spanndorn möglich.
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Weiter vorzugsweise umfasst die zweite Betätigungseinrichtung einen Stößel, der sich durch die Spindelwelle entlang ihrer Drehachse erstreckt und entlang derselben axial verschiebbar ist, welcher Stößel mit dem zweiten Zylinder bewegungsgekoppelt oder einstückig mit diesem ausgebildet ist und sich durch den ersten Zylinder hindurch erstreckt.
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Weiter vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Spannsystem einen Antrieb zur Drehung der Spindelwelle, umfassend einen Elektromotor mit einem koaxial zur Spindelwelle angeordneten Rotor, der mit dem Ende der Spindelwelle gekoppelt ist, das der Spanndornwechselschnittstelle abgewandt ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich das hintere, der Spanndornwechselschnittstelle abgewandte Ende des Stößels axial durch den Rotor hindurch.
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Weiter vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Spannsystem zumindest eine Drehdurchführung zur Druckbeaufschlagung der ersten Kammer und/oder der zweiten Kammer mit einem Druckfluid, welche Drehdurchführung sich axial durch den Rotor hindurch erstreckt.
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Vorzugsweise erstreckt sich die Drehdurchführung axial durch den Stößel hindurch.
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Weiter vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Spannsystem eine erste Drehdurchführung zur Druckbeaufschlagung der ersten Kammer und eine zweite Drehdurchführung zur Druckbeaufschlagung der zweiten Kammer, von denen die erste Drehdurchführung sich axial durch den Stößel hindurch erstreckt und die zweite Drehdurchführung sich parallel zur ersten Drehdurchführung erstreckt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Spannsystem eine Messeinrichtung zur Feststellung des Öffnungs- und Schließzustands der Spanndornwechselschnittstelle, umfassend einen Schaltring, der axial verschiebbar auf dem Umfang der Spindelwelle angeordnet ist und fest mit dem ersten Zylinder gekoppelt ist, und einen radial außerhalb der Spindelwelle angebrachten Sensor zur Messung der axialen Position des Schaltrings. Der Schaltring verschiebt sich somit gemeinsam mit dem ersten Zylinder. Diese Verschiebung lässt sich auf der Außenseite der Spindelwelle durch den Sensor messen.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
- 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannsystems in zwei unterschiedlichen Betriebszuständen.
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Das in 1 dargestellte Spannsystem 10 dient zur Aufnahme eines nicht dargestellten Spanndorns, der eine Spanneinrichtung zum Koppeln oder Entkoppeln eines Werkstücks mit bzw. von dem Spanndorn aufweist. Das Spannsystem 10 umfasst zu diesem Zweck ein zylindrisches Spindelgehäuse 12, in welchem eine Spindelwelle 14 durch Wälzlager 13 drehbar gelagert ist. Die Drehachse der Spindelwelle 14 ist in 1 mit „A“ bezeichnet und der Begriff „axial“ soll sich hier und in der übrigen Anmeldung auf diese Drehachse A beziehen.
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Die Spindelwelle 14 weist an einem freien Ende 16 eine Spanndornwechselschnittstelle 18 zur Aufnahme des Spanndorn auf. Dieses freie Ende 16 definiert das vordere Ende der Spindelwelle 14, welches in 1 links angeordnet ist, während ihr gegenüberliegendes Ende 20, das der Spanndornwechselschnittstelle 18 abgewandt ist, ihr hinteres Ende 20 darstellt. Die Begriffe „vorn“ und „hinten“ werden nachfolgend auch für Teile des Spannsystems im Sinne dieser Anordnung entlang der Drehachse A verwendet.
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Die Spindelwelle 14 umfasst einen im wesentlichen hülsenförmigen äußeren Spindelwellenteil 14a und einen schaftartigen inneren Spindelwellenteil 14b, der sich axial durch den äu-ßeren Spindelwellenteil 14a erstreckt. An ihrem hinteren Ende wird die Spindelwelle 14 durch einen hinteren Spindelwellenteil 14c abgeschlossen, der axial an den äußeren Spindelwellenteil 14a angeflanscht ist.
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Am freien Ende 16 der Spindelwelle 14 ist um einen vorderen Endabschnitt des inneren Spindelwellenteils 14b herum innerhalb des äußeren Spindelwellenteils 14a ein ringförmiger Aufnahmeraum 22 für den Spanndorn angeordnet. Innerhalb dieses Aufnahmeraums 22 sind Klauen 24 um den inneren Spindelwellenteil 14b herum angeordnet, welche radial nach innen und nach außen schwenkbar angeordnet sind. Der Aufnahmeraum 22 bildet gemeinsam mit den Klauen 24 die Spanndornwechselschnittstelle 18.
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Die obere Hälfte der 1 zeigt eine solche Klaue 24 in der am inneren Spindelwellenteil 14b anliegenden (geöffneten) Position, während die untere Hälfte der 1 eine radial gegenüberliegende Klause 24 in einer von der Drehachse A abgespreizten Schwenkposition zeigt. Diese abgespreizte Position stellt eine geschlossene Position der Spanndornwechselschnittstelle 18 dar.
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Die Klauen 24 sind schwenkbar am äußeren Spindelwellenteil 14a gelagert. Sie lassen sich aus der geöffneten Stellung (1 oben) in die geschlossene Stellung (1 unten) bewegen, indem der innere Spindelwellenteil 14b axial nach hinten verschoben wird. Hierdurch wird ein radial erweiterter Kopf 26, der das vordere Ende des inneren Spindelwellenteils 14b bildet, nach hinten gezogen und drückt die Klauen 24 nach außen.
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Zum Öffnen und Schließen der Spanndornwechselschnittstelle 18 dient eine erste Betätigungseinrichtung, die einen axial entlang der Drehachse A verschiebbaren ersten Zylinder 28 umfasst. Dieser erste Zylinder 28 ist innerhalb der Spindelwelle 14 angeordnet und ist einstückig mit dem hinteren Ende des inneren Spindelwellenteils 14b ausgebildet.
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Wird der erste Zylinder 28 axial nach vorn, also in Richtung der Spanndomwechselschnittstelle 18 verschoben, so wie es in der oberen Hälfte der 1 dargestellt ist, verschiebt sich gemeinsam mit dem ersten Zylinder 28 der innere Spindelwellenteil 14b nach vorn und die Klauen 24 werden gelöst. Verschiebt sich hingegen der erste Zylinder 28 nach hinten, wie im unteren Teil der 1 dargestellt, so drückt der Kopf 26 des inneren Spindelwellenteils 14b die Klauen 24 nach außen und schließt die Spanndornwechselschnittstelle.
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Zum Betätigen, d.h. zum Spannen und Lösen der Spanneinrichtung umfasst das Spannsystem 10 eine zweite Betätigungseinrichtung, umfassend einen Stößel 30, der sich axial durch die gesamte Spindelwelle 14 erstreckt. Ein vorderer Abschnitt dieses Stößels 30 liegt in einem axialen Kanal 31 innerhalb des inneren Spindelwellenteils 14b linear verschiebbar ein. Wird der Stößel 30 innerhalb dieses Kanals 31 nach hinten gezogen, wird die Spanneinrichtung gespannt. Wird der Stößel 30 hingegen nach vorn gedrückt, wird die Spanneinrichtung gelöst. Im gelösten Zustand der Spanneinrichtung kann ein Werkstück vom Spanndorn entkoppelt und entnommen werden, während es im gespannten Zustand der Spanneinrichtung fest mit dem Spanndorn gekoppelt ist.
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Zum Öffnen und Lösen der Spanneinrichtung umfasst die zweite Betätigungseinrichtung ferner einen zweiten Zylinder 32, der um einen hinteren Abschnitt des Stößels 30 herum angeordnet und einstückig mit diesem ausgebildet ist. Der zweite Zylinder 32 ist hinter dem ersten Zylinder 28 innerhalb der Spindelwelle 14 angeordnet und wird in dem hinteren Spindelwellenteil 14c verschiebbar gehalten.
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Der erste Zylinder 28 und der zweite Zylinder 32 sind somit innerhalb der Spindelwelle 14 und gemeinsam mit dieser drehbar angeordnet.
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Der erste Zylinder 28 und der zweite Zylinder 32 sind in einem gemeinsamen Aufnahmeraum 34 innerhalb der Spindelwelle 14 aufgenommen, der von dem äußeren Spindelwellenteil 14a und dem hinteren Spindelwellenteil 14c begrenzt wird. Der erste Zylinder 28 und der zweite Zylinder 32 begrenzen zwischen sich eine erste Kammer 36, die auf noch zu beschreibende Weise mit einem Druckfluid beaufschlagbar ist. Wird die erste Kammer 36 mit dem Druckfluid beaufschlagt, werden der erste Zylinder 28 und der zweite Zylinder 32 auseinandergetrieben und die erste Kammer 36 vergrößert sich. Hierbei wir der erste Zylinder 28 nach vorn gegen die axiale Druckkraft einer oder mehrerer mechanischen Federn 38 gegen einen innerhalb des äußeren Spindelwellenteils 14a abgestuften Anschlag 40 getrieben, der eine vordere Endposition des ersten Zylinders 28 festlegt (im oberen Teil der 1 dargestellt). Ist die erste Kammer 36 drucklos, drücken die mechanische Federn 38 den ersten Zylinder 28 weg von dem Anschlag 40 nach hinten, so wie es in dem unteren Teil der 1 dargestellt ist.
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Der zweite Zylinder 32 umfasst axiale Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers, nämlich einen vorderen Zylinderabschnitt 32a größeren Durchmessers, der die Kammer 36 begrenzt und dem ersten Zylinder 28 zugewandt ist, und einen hinteren Zylinderabschnitt 32b kleineren Durchmessers, an welchen sich das hintere Ende 30a des Stößels 30 anschließt. Der Zylinderabschnitt 32b kleineren Durchmessers begrenzt auf der Seite, die der ersten Druckkammer 36 abgewandt ist, eine zweite Kammer 44, die sich ringförmig um das hintere Ende 30a des Stößels 30 herum erstreckt. Die zweite Kammer 44 ist von der ersten Kammer 36 durch den zweiten Zylinder 32 getrennt.
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Zur Druckbeaufschlagung der ersten Kammer 36 dient eine erste Drehdurchführung 46, die sich axial durch den Stößel 30 hindurch erstreckt. Im Einzelnen umfasst die erste Drehdurchführung 46 einen axialen Kanalabschnitt 46a, der sich vom hinteren Ende 30a des Stö-ßels 30 nach vorn über den zweiten Zylinder 32 hinaus erstreckt und dessen vorderes Ende durch einen radialen Kanalabschnitt 46b zur ersten Kammer 36 hin geöffnet ist. Die erste Drehdurchführung 46 wird durch eine hinter dem hinteren Ende 30a des Stößels 30 gelegene Kammer 48 und einen sich daran anschließenden L-förmigen Zuleitungsabschnitt 50 in einem hinteren Deckel 52 des Spindelgehäuses 12 mit Druck beaufschlagt.
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Eine zweite Drehdurchführung 54 erstreckt sich parallel zur ersten Drehdurchführung 46 durch einen zylindrischen Abschnitt 56, der von dem Deckel 52 ins Innere des Spindelgehäuses 12 vorspringt und in der das hintere Ende 30a des Stößels 30 drehbar aufnimmt. Ein linearer Kanalabschnitt 54a der zweiten Drehdurchführung 54 erstreckt sich parallel zum axialen Kanalabschnitt 46a der ersten Drehdurchführung 46 durch den zylindrischen Abschnitt 56 hindurch und ist nach vorn zur zweiten Kammer 44 hin geöffnet. Sein hinteres Ende wird durch eine L-förmige Zuleitung 54b, die zur Rückseite des Deckels 52 geöffnet ist, mit dem Druckfluid beaufschlagt.
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Wird die erste Kammer 36 über die erste Drehdurchführung 46 mit Druckfluid beaufschlagt, so wird der erste Zylinder 28 nach vorn gegen den abgestuften Anschlag 40 gegen die Kraft der Feder 38 getrieben, so dass die Spanndornwechselschnittstelle 18 geöffnet wird. Gleichzeitig wird der zweite Zylinder 32 nach hinten gegen eine nach innen abgestufte Anschlagsfläche 58 des hinteren Spindelwellenteils 14c getrieben, so dass der mit dem zweiten Zylinder 32 einstückig ausgebildete Stößel 30 ebenfalls nach hinten bewegt wird. Hierdurch wird gleichzeitig mit dem Öffnen der Spanndornwechselschnittstelle 18 die Spanneinrichtung des Spanndorns gespannt, d.h. das Werkstück bleibt fest mit dem Spanndorn gekoppelt. In diesem Betriebszustand des Spannsystems 10 kann der Spanndorn gewechselt werden, während er fest mit dem Werkstück gekoppelt bleibt.
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Ist hingegen die erste Kammer 36 drucklos bzw. mit einem geringen Druck beaufschlagt und die zweite Kammer 44 wird über die zweite Drehdurchführung 54 mit einem höheren Druck beaufschlagt, wird der zweite Zylinder 32 zusammen mit dem Stößel 30 nach vorn getrieben, so dass die Spanneinrichtung des Spanndorns gelöst wird, während der erste Zylinder 28 durch die mechanische Feder 38 nach hinten gedrückt wird und die Spanndornwechselschnittstelle 18 schließt, wie im unteren Teil der 1 dargestellt. In diesem Betriebszustand des Spannsystems 10 kann das Werkstück am Spanndorn gewechselt werden, während der Spanndorn selbst fest mit der Spanndornwechselschnittstelle 18 bzw. der Spindelwelle 14 gekoppelt bleibt.
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Da der erste Zylinder 28 und der zweite Zylinder 32 gemeinsam mit der Spindelwelle 14 drehbar angeordnet sind, können diese Vorgänge - also das Wechseln des Spanndorns bei geöffneter Spanndornwechselschnittstelle 18 und gespannter Spanneinrichtung einerseits und das Lösen der Spanneinrichtung zum Wechsel des Werkstücks am Spanndorn bei geschlossener Spanndornwechselschnittstelle 18 andererseits - auch bei rotierender Spindelwelle 14 durchgeführt werden.
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Zum Antrieb der Spindelwelle 14 dient ein Elektromotor, umfassend einen am hinteren Ende der Spindelwelle 14 angeordneten Rotor 60, der koaxial zur Drehachse A angeordnet ist und sich um einen zylindrischen Abschnitt des hinteren Spindelwellenteils 14c herum erstreckt und somit mit dem Ende 20 der Spindelwelle 14 gekoppelt ist, und einen Stator 62, der um den Rotor 60 herum angeordnet ist und am hinteren Deckel 52 des Spindelgehäuses 12 befestigt ist. Das hintere Ende 30a des Stößels 30 erstreckt sich axial durch den Rotor 60 hindurch. Auch der Zylinderabschnitt 32b kleineren Durchmessers und die zweite Kammer 44 sind in einem Bereich angeordnet, der vom Rotor 60 umschlossen wird. Hierdurch ergibt sich eine relativ kurze Baulänge der gesamten Einheit aus Spindelwelle 14 und Antrieb.
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Das Spannsystem 10 umfasst ferner eine Messeinrichtung 70 zur Feststellung des Öffnungs- und Schließzustands der Spanndornwechselschnittstelle 18. Diese Messeinrichtung 70 umfasst einen Schaltring 70a, der auf dem Umfang der Spindelwelle 14, nämlich auf der Oberfläche des äußeren Spindelwellenteils 14a, axial verschiebbar angeordnet ist. Der Schaltring 70a ist über einen radialen Stift 70b fest mit dem inneren Spindelwellenteil 14b und somit fest mit dem ersten Zylinder 28 gekoppelt. Wird der erste Zylinder 28 gemeinsam mit dem inneren Spindelwellenteil 14b axial verschoben, wird diese Verschiebung über den Stift 70b auf den Schaltring 70a übertragen und dieser wird mitgeführt. Die axiale Verschiebung des Schaltrings 70a wird durch einen fest im zylindrischen Spindelgehäuse 12 und somit radial außerhalb der Spindelwelle 14 angeordneten Sensor 70c abgefragt, der dicht über dem Schaltring 70a angeordnet ist.
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Eine weitere Messeinrichtung 80 dient zur Feststellung des Öffnungs- und Schließzustands der Spanneinrichtung, nämlich zur Messung der axialen Verschiebeposition des Stößels 30.
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Diese weitere Messeinrichtung 80 ist hinter dem hinteren Ende 30a des Stößels 30 im hinteren Deckel 52 des Spindelgehäuses 12 zentral auf der Drehachse A angeordnet. Der Sensor 80a kann somit feststellen, ob sich das hintere Ende 30a des Stößels 30 im nähert oder entfernt von ihm angeordnet ist.
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An der Innenseite des Deckels 52 ist schließlich eine weitere Messeinrichtung 90 in Form eines Drehgebers zur Messung der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 60 angeordnet. Der Drehgeber ist in einem geringen axialen Abstand zum Rotor 60 angeordnet.