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Vorrichtung zum Spannen von Werkstücken, insbesondere bei Mehrspindelautomaten
Die Werkstückspannung bei Automaten erfolgt häufig durch die hohle .Spindel der
Maschine. Die Spannung geschieht hierbei mittels einer handbetätigten Gewindespindel
in Zusammenwirkung mit einer Spannmutter. Diese Art der Spannung scheidet daher
bei Mehrspindelautomaten von vornherein aus.
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Es ist auch schon bekannt, die Spannung durch eine an jedem -Spindelende
sitzende Preßluft- oder Hydraulikeinrichtung herbeizuführen. Hierbei muß die Spannkraft-bei-
verschiedenartigen Werkstücken nach den Erfordernissen geregelt werden. Erreicht
wird dies durch Änderung des Druckes der Preßluft oder des Drucköls mittels Druckminderungsventilen
od. dgl. Regelorganen. Derartige Spanneinrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß
für jedes einzelne Spindelende je ein umlaufender Druckzylinder mit Kolben vorgesehen
sein müß, so daß das Spindelende durch diese mit der Druckmittelzuführung verbundene
Einrichtung nicht frei ist. Andererseits ist es aber erwünscht, am Spindelende andere
Aggregate, wie beispielsweise Kupplungen, Bremsen, Antriebe od. dgl. Einrichtungen
angreifen zu lassen.
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Es ist auch nicht mehr neu, die Spanneinrichtung so auszubilden, daß
das Spindelende frei ist. Hierbei erfolgt die Spannbewegung durch einen Elektromotor.
Die vom Elektrospänner angetriebene Mutter setzt eine mit Gewinde versehene Zugstange
in Bewegung. Die Spannkraft ist vom Drehmoment des Motors bzw. der dazwischengeschalteten
Überlastungskupplung abhängig und weitgehend von Reibungseinflüssen bestimmt, so
daß die Größe der Spannkraft unkontrollierbar ist. Dieser Mangel zeigt sich insbesondere
bei Werkstücken, die an vorspringenden Teilen, wie z. B. Augen oder Nocken, festgehalten
werden sollen, oder allgemein auch bei dünnwandigen, empfindlichen Werkstücken.
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Es sind weiterhin auch schon Spannvorrichtungen bekannt, bei denen
eine Feder oder ein Federpaket das Spannen des Werkstückes übernimmt und den Spanndruck
auch aufrechterhält. Die Federelemente arbeiten dabei mit einer Zugstange zusammen
und sind mit dieser in jeweils einer Werkstückspindel eines Mehrspindelautomaten
zusammen angeordnet. Dem Federglied kann eine einstellbare Vorspannung beim Zusammenbau
der Maschine erteilt werden. Soll die Vorspannung bei der bekannten Ausführung geändert
werden, müssen die zum Einspannen und Festhalten des Werkstückes dienenden Teile
vor der Betätigung der Federspanneinrichtung beseitigt und nach erfolgter Federkrafteinstellung
wieder neu montiert werden. Es gelingt bei Anwendung der bekannten Ausführung zwar,
die Spannkraft unter Inkaufnahme eines zusätzlichen Arbeits- und Zeitaufwandes so
einzustellen, daß sie mutmaßlich ausreicht, um das Werkstück festzuhalten. Es besteht
aber keine Möglichkeit, die Größe der eingestellten Federspannkraft von außen ohne
weiteres zu kontrollieren und sie in einfacher Weise sofort ohne Ausbau von Maschinenteilen
auf den als notwendig erkannten Betrag einzustellen.
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Um die Aufgabe zu lösen, beim Einstellen der Federkraft zum Einspannen
des Werkstückes sich von dem bisher üblichen gefühlsmäßigen Ausprobieren freizumachen
und gleichzeitig die Einsteilung bequem und sicher durchführen zu können, ist bei
einer Spannvorrichtung für Werkstücke, insbesondere bei Mehrspindeldrehautomaten,
bei der innerhalb einer Werkstückspindel eine unter der Wirkung einer einstellbaren
Feder erfolgende axiale Verschiebung einer Zugstange das Spannen des Werkstückes
bewirkt, die Einstellung der Federspannung direkt von" der der Werkstückseite entgegengesetzten
Seite der Maschine aus durchführbar und durch Anzeigemittel von außen ablesbar.
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DieAbbildungen veranschaulichen einAusführungsbeispiel mit weiteren
Einzelheiten' des Erfindungsgedankens. Sie zeigen im Längsschnitt die zur Betätigung
des Spannens und Lösens des Werkstückes erforderliche Gesamtanordnung. Es zeigt
Abb. 1 eine hydraulische, Abb. 2 eine auf elektrischem Wege erfolgende Betätigung.
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In einem Gehäuse 1 einer Werkzeugmaschine ist eine Spindeltrommel2
gelagert, und in dieser wiederum sind mehrere Arbeitsspindeln vorgesehen, von denen
jedoch in der Darstellung nur eine, die mit -dem Bezugszeichen 3 versehen ist, gezeigt
ist. In jeder Arbeitsspindel befindet sich eine Feder' oder -ein aus einzelnen Federelementen
zusammengesetztes Federpaket 4, das seine Kraft über eine Zugstange 5 und über eine
Gleitbüchse 6: auf die Zugöse 7 -überträgt, die den Spannbolzen 8 gegen das Werkstück
9 zieht, das auf seiner Zentrierung 10 sitzt. Die Zugstange 5- weist
an ihrem linken Ende einen Mitnehmer 11 auf, ixt den ein Steckschlüssel 12 eingreifen
kann; um das Federpaket 4 entsprechend der benötigten Kraft zu spannen oder zu entspannen.
Die Zugstange 5 schraubt sich bei dieser Bewegung mit Hilfe des an ihrem linkenEndebefindlichen
Gewindes 13 in die- Spannhülse 14 und mit Hilfe ihres rechten Gewindeendes 15 in
die Gleitbüchse 6 hinein. Das Gewinde 15 am rechten Ende hat dieselbe Steigung wie
das Gewinde 13 am linken Ende; so daß sich beim Hinein- oder Herausschrauben der
Zugstange 5 die axiale Lage der Spannhülse 14 nicht ändert. Die Feder bzw. das Federpaket
4 kann somit entsprechend der jeweils erforderlichen Spannung mehr oder weniger
zusammengepreßt werden.
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Die axiale Lage der Zugstange 5 ist ein Maß für die Spannung des Federpaketes
4. Diese Lage und damit die Spannung wird durch eine optische Anzeigevorrichtung,
beispielsweise einen Zeiger und eine Skala, angegeben und ablesbar gemacht. Die
jeweils eingestellte Vorspannung kann somit zwischen einem Null--wert und einem
zulässigen Höchstwert eingestellt und abgelesen werden.
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Zum Spannen und Entspannen des Werkstückes dient ein Kolben 19, der
sich in einem Zylinder 20 bewegen kann. Durch die Kolbenstange 18 des Kolbens 19
ist der Steckschlüssel 12 geführt. Er wird gewöhnlich durch eine Raste 23 außer
Eingriff gehalten. Um die Spannung des Federpaketes 4 zu verstellen, was nur beim
Neueinstellen der Maschine auf eine andere Werkstücktype notwendig ist, wird die
Raste 23 gelöst. Der Steckschlüssel 12 mit seinem Griffrad 24 gelangt alsdann mit
Hilfe einer Feder 25 zum formschlüssigen Eingriff mit dem- Vierkantende 11. Diese
Bewegung, deren Ausmaß von der Größe der Spannung der Feder 4 abhängt, wird mittels
einer formschlüssigen Übertragungseinrichtung, wie z. B. einem Zahnkamm 26, auf
einen Zeiger 16 weitergeleitet, dessen Stellung auf der Skala 17 ablesbar ist.
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Die Spannvorrichtung arbeitet folgendermaßen: Um das Werkstück 9 zu
spannen, wird durch Einlassen eines unter Druck stehenden Mediums, beispielsweise
d51, -in den Zylinder 20- der Kolben 19 und damit auch seine Kolbenstange
18 in axialer Richtung bewegt, so daß die Spannhülse 14 sich vom Anschlag 22 bis
zum Anschlag 21 vorschiebt. Dabei wird das Federpaket 4 zusammengepreßt, so daß
durch die Öse 7 der Bolzen 8 gesteckt werden kann, der dann das Werkstück 9 festhalten
soll. Nun erfolgt die Bewegung des Kolbens 19
in'entgegengesetzterRichtung.DasFederpaket4
drückt die Spannhülse 14 wieder in die Ausgangslage zurück und zieht dabei die Zugstange5
in die gleiche Richtung, so daß der Steckbolzen 8 das Werkstück 9 festspannt.
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Entsprechend der jeweils zu bearbeitenden Werkstücktype wird die Spannung
des Federpaketes 4 eingestellt. Zu diesem Zweck wird der Steckschlüssel 12 entrastet
und unter der Einwirkung der Feder 25 über den Mitnehmer 11 geschoben.` Dürch-Dfehen
des Griffrades 24 in -dem -einen oder -anderen Sinne wird das Federpaket 4 mehr
oder weniger zusammengedrückt. Die.däbei von dem Steckschlüssel 12 ausgeführte axiale
Verschiebung wird über den Zahnkamm 26 auf den Zeiger 16 übertragen. Auf der Skala
17 ist die Stärke der Vorspannung des Federpaketes 4- unmittelbar ablesbar.. Sie
kann jederzeit kontrolliert werden. Dieser Vörgang müß bei Mehrspindelautomaten
für jede einzelne Spindel vorgenommen werden.
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In der Abb.2 ist dieselbe Spanneinrichtung wie in Abb. 1 dargestellt,
d. h. der rechte Teil der Vorrichtung entspricht in seiner Wirkungsweise genau der
nach Abb. 1: Auf dem linken Teil der Abb. 2 ist an Stelle der hydraulischen oder
pneumatischen Betätigung mittels Kolben und Zylinder eine Betätigung durch einen
Elektromotor 27 dargestellt.
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Mit dieser Spannvorrichtung wird folgendermaßen gearbeitet: Der klauenartig
ausgeführte und mit Raste 23 gelhaltene Steckschlüssel 29 wird entrastet
und mittels der Feder 25 über den Mitnehmer30 geschoben. Durch Drehen des Griffrades
24 wird über ein Schnekkengetriebe 28 das Federpaket 4 in ähnlicher Weise, wie bereits
beschrieben, mehr oder weniger gespannt: Die dabei vom Steckschlüssel29 ausgeführte
axiale Bewegung wird über den Zahnkamm 26 auf den Zeiger 16-- übertragen.
Wenn auf diese Weise die gewünschte Federspannung hergestellt ist, wird der Steckschlüssel
mittels Griffrad35 und Zahnrad36 wieder außer Eingriff gebracht und mittels der
Raste 23 verrastet. Das Ein- und Ausspannen des Werkstücks 9. erfolgt mittels eines
Elektromotors 27. Dieser verschiebt bei seiner Drehung mit einer Gewindespindel
31 eine Hülse 32,
die mit einer Druckstange 33 verbunden ist. Diese
Druckstange drückt mit ihrem freien rechten Ende 34 auf das linke Ende der Zugstange
5 bzw. der damit verbundenen Spannhülse 14 und bewirkt damit ein Lüften der Öse
7, worauf sich der- Steckbolzen 8 entfernen und das Werkstück 9- ausspannen läßt.
Das Einspannen eines neuen Werkstückes erfolgt in umgekehrter Reihen folge.