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Einrichtung zum Öffnen einer Werkstück-Spannzange Die Erfindung bezieht
sich auf eine zum Beispiel für Drehmaschinen bestimmte Einrichtung zum Öffnen einer
in einer Spindel angeordneten Werkstück-Spannzange durch Verschieben einer Spannstange,
die durch eine Feder in die Schließstellung gedrückt wird, wobei die Einrichtung
an einem Anschlag der Spannstange angreift.
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Eine bekannte Einrichtung dieser Art stützt sich am Spindelstockgehäuse
ab, während sie mit erheblicher Kraft auf den Anschlag der Spannstange drückt, um
diese in die Öffnungsrichtung zu verschieben. Das führt dazu, daß die Spindellager
mit dieser erheblichen Kraft belastet werden, deren Größe der Spannung der Feder
entspricht.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung so auszugestalten,
daß beim Öffnen der Werkstück-Spannstange die Spindellager mit der zum überwinden
der Feder erforderlichen Kraft nicht belastet werden. Denn bei Präzisionsmaschinen
mit umlaufender Spindel, zum Beispiel bei Zahnradprüfmaschinen, ist eine starke
axiale Belastung der Spindellager unerwünscht, weil dadurch bleibende Formveränderungen
an den Laufflächen der Lagerringe eintreten könnten, die zwar sehr gering sind,
aber die Genauigkeit des Spindellaufs beeinträchtigen.
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Erfindungsgemäß besteht nun die Einrichtung aus axial verschiebbar
am Spindelstockgehäuse geführten und gegeneinander verstellbaren Backen, deren eine
bei der Verstellung an dem Spannstangenanschlag und deren andere an einem an der
Spindel befestigten Anschlag angreift. Infolgedessen stützt sich die Einrichtung,
während sie die Spannstange entgegen der Kraft der Feder verschiebt, nicht mehr
am Spindelstockgehäuse ab, sondern an der Spindel, und übt auf diese daher eine
Gegenkraft aus, die ebenso groß ist, wie die auf die Spannstange ausgeübte Kraft.
Diese beiden Kräfte heben sich gegenseitig auf, so daß die Spindellager nicht mehr
damit belastet werden.
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Es ist noch eine andere Einrichtung zum Öffnen einer in einer Spindel
angeordneten Werkstück-Spannzange mit einer Spannstange bekannt, die durch eine
Feder in die Schließstellung gedrückt wird. Im Gegensatz zu der eingangs erläuterten
Einrichtung greift diese zweite bekannte Einrichtung nicht an einem Anschlag der
Spannstange an, um diese in der Öffnungsrichtung entgegen der Kraft der Feder zu
verschieben, sondern die Feder wird zum Zwecke des öffnens der Spannstange durch
eine axiale Verschiebung ihres an der Spindel vorgesehenen Widerlagers entspannt,
bis sie keine Schließkraft mehr auszuüben vermag. Die axiale Verschiebung des Widerlagers
erfolgt dadurch, daß man ein auf der Spindel angebrachtes, aber nicht mit dieser
umlaufendes Spannschloß von Hand verdreht. Dieses Spannschloß wirkt auf das mit
der Spindel umlaufende Federwiderlager über ein Wälzlager und stützt sich seinerseits
über ein zweites Wälzlager an der Spindel ab. Diese beiden Wälz-; lager, die mit
der vollen Schließkraft der Feder belastet werden, führen aber zu einer unerwünschten
Erhöhung des Reibungswiderstandes der Spindellagerung. Das Spannschloß besteht aus
einer hohlen Schraubspindel mit Rechtsgewinde und Linksgewinde und aus zwei auf
diese Gewinde aufgeschraubten Muttern, die am Spindelstockgehäuse in axialer Richtung
verschiebbar geführt und durch Verdrehen der Schraubspindel gegeneinander verstellbar
sind und ebenfalls Backen bilden, deren eine an der Spindel angreift. Hiervon unterscheidet
sich der Gegenstand der Erfindung dadurch, daß die andere Backe an einem Anschlag
der Spannstange angreift, um diese entgegen der Kraft der Schließfeder in die öffnungsrichtung
zu verschieben. Eine solche Verschiebung der Spannstange fehlt der bekannten Einrichtung.
Der dieser gegenüber durch die Erfindung erzielte Fortschritt besteht in der Entlastung
der Spindel-
Lager von der durch die Schließfeder ausgeübten Kraft,
nicht nur beim öffnen der Spannzange, sondern auch beim Umlauf der Spindel.
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Vorzugsweise sind die Backen gegenüber dem Spindelstock durch eine
Federung in einer Lage gehalten, in der sie die Anschläge nicht berühren.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen axialen Schnitt durch die Spindel
und den Spindelstock, F i g. 2 den axial verlaufenden Teilschnitt durch den in F
i g. 1 gezeigten Spindelstock in einer rechtwinklig zur Zeichenebene der F i g.
1 verlaufenden Ebene und F i g. 3 den Schnitt nach der Linie 3-3 der F i g. 1. In
einem Spindelstock 23 ist eine Spindel 24 zur Aufnahme eines Werkstücks P gelagert.
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Durch irgendeinen Antrieb wird über einen Riementrieb die Spindel
24 angetrieben, so daß das Werkstück P umläuft.
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Das Spindelstockgehäuse 23 hat eine Bohrung zur Aufnahme der äußeren
Laufringe 74 und 75 von Kugellagern, deren innere Laufbahnen von der
Spindel 24 gebildet werden. Der Laufring 75 befindet sich in Anlage zwischen einem
Deckel 76 und einer Buchse 77, die in der Bohrung des Gehäuses durch eine
Schraube 78 gesichert ist. Eine weitere Buchse 79, welche sich an den Laufring 74
anlegt, ist in die Buchse 77 eingeschraubt. Um nun die beiden Lager so stark vorzuspannen,
daß ein Spiel in Längs- und Querrichtung zur Achse ausgeschaltet ist, muß die Buchse
79 gegenüber der Buchse 77 mittels eines Zapfens 81 verdreht werden, der
mit einem exzentrischen Zahn in eine der Zahnlücken einer Verzahnung 82 eingreift,
mit welcher die Buchse 79 versehen ist. Nach erfolgter Einstellung der Buchse wird
der Stift 81 durch eine Stellschraube 83 in seiner Lage festgeklemmt. Um auf der
Spindel das Werkstück P zu befestigen, ist sie mit einem Spannfutter versehen, das
aus einem Teil 84 zur Aufnahme des Werkstücks und aus einem Bolzen 85 besteht, der
mit seinem Kopf das Zahnrad festklemmt. Der Schaft des Bolzens 85 kann zu diesem
Zweck gegenüber der Werkzeugspindel nach innen gezogen werden. Zu diesem Zweck wird
er durch die federnden Segmente 86 einer Spannzange 87 ergriffen, die im Inneren
der Spindel verschiebbar zu dieser angeordnet und mit einer Spannstange 88 versehen
ist. Wird diese mit Bezug auf F i g. 1 nach links gezogen, so gleiten die äußeren
Kegelflächen der Segmente 86 auf den Hohlkegelflächen der Bohrung 89 der Spindel
und werden dadurch nach innen gebogen, so daß sie den Bolzen 85 festklemmen und
ebenfalls nach innneu ziehen. Die Spannzange 87 ist durch einen Keil 91 gegen Drehung
in der Spindel gesichert. Dem Zweck, die Spannstange 88 mit Bezug auf F i
g. 1 nach links zu ziehen, dient eine aus Kegelscheiben bestehende Feder
92. Will man das Werkstück ausspannen, so muß man zu diesem Zweck einen Griff
93 verschwenken. Dadurch wird die Spannstange 88 nach rechts verschoben, und zwar
entgegen der Kraft der Feder 92. Infolgedessen wird die Spannzange 87 von der Kraft
der Feder 92 entlastet und nach rechts bewegt. Die Lage der Spannzange 86, 87 zum
Spannkegel 89 läßt sich durch Drehen einer Buchse 94 einstellen,. in welche
die Spannstange 88 eingeschraubt ist. Diese Buchse sitzt drehbar in einer Fassung
95, die ihrerseits in das Gehäuse 96 der Feder 92 eingeschraubt ist. Auf
diese Weise kann man die Spannung der Feder 92 einstellen. Hat man die Feder durch
diese Einstellung zusammengedrückt, so klemmt man die Fassung 95 an dem Federgehäuse
durch eine Stellschraube 97 fest. Nach Einstellung der Buchse 94 wird diese an der
Fassung 95 durch eine Stellschraube 98 festgeklemmt. Das Federgehäuse verschiebt
sich innerhalb einer rohrförmigen Riemenscheibe 99, die eine Verlängerung der Spindel
bildet, da sie an dieser durch eine Klauenkupplung 101, eine Gewindebuchse
102 und eine Mutter 104
befestigt ist. Eine kurze Hülse 103 ist zwischen
der Feder 92 und der zugewandten Fläche der Gewindebuchse 102 eingefügt.
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Die Anordnung ist so getroffen, daß die Feder 92 auf die Spannstange
88 eine mit Bezug auf F i g. 1 nach links gerichtete Kraft ausübt, weil sich die
Teile 94, 95, 96 und 98 nach ihrer Einstellung als Ganzes mit
der Spannstange 88 bewegen. Der Gegendruck der Feder wird durch die Hülse 103 auf
die Spindel übertragen. Denn die Hülse 103, die Riemenscheibe 99, die Gewindebuchse
102 und die Mutter 104 sind im Betrieb nicht gegeneinander verschiebbar.
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Die durch Verschwenkung des Griffs 93 angetriebenen Teile sind
so angeordnet, daß während des Öffnens der Spannzange die Kraft der Feder 92 nicht
auf die Spindellager übertragen wird. Zu diesem Zweck hat das Federgehäuse 96 einander
gegenüberliegende Löcher. Durch diese Löcher geht ein Querzapfen 105 hindurch. Auch
die einen Teil der Spindel bildende Riemenscheibe 99 hat ausgerichtet dazu liegende
Längsschlitze, durch welche der Zapfen 105 hindurchgreift, ohne jedoch dabei an
die Riemenscheibe anzustoßen. Auch die Hülse 103 hat Schlitze, durch welche der
Zapfen 105 hindurchgeht. Diese Schlitze sind so bemessen, daß die Hülse
103 sich in der Richtung der Spindelachse frei bewegen kann, ohne gegen den
Zapfen 105 zu stoßen. Der Zapfen selbst ist mit Nuten in seinen Seiten versehen,
um nicht gegen die Kanten der Schlitze der Hülse zu stoßen. Auch hat der Zapfen
105 eine Querbohrung, durch welche die Spannstange 88 hindurchgeht.
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Gleichachsig zur Spindel ist am Spindelstockgehäuse eine Buchse
106 befestigt, auf welcher in Achsenrichtung gleitend ein Teil
107 geführt ist. Auf diesen ist ein Ring 108 aufgeschraubt, der einen nach
außen gerichteten Flansch hat und seinerseits zwischen einem Ring 109 und einer
Kappe 111 eingeklemmt ist. An dieser Kappe ist der Griff 93 befestigt. Die Teile
109 und 111 sind durch Schrauben 112 zusammengeklemmt. An dem Teil
107 ist ein Bolzen 113 befestigt, der in eine Bohrung des Spindelstockgehäuses
hineinragt, um auf diese Weise eine Drehung des Teiles 107 zu verhindern. Auf den
Kopf des Bolzens 113 wirkt eine schwache Feder 114 und sucht den Teil
107 in seiner rechten Endstellung zu halten, in welcher er sich an den Flansch
der Buchse 106 legt.
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Dreht man den Griff 93 in einer solchen Richtung, daß der Riegel
108 auf den Teil 107 aufgeschraubt wird, dann legt sich der nach innen
gerichtete Flansch der Kappe 111 an die Enden des Zapfens 105 und drückt diesen
nach rechts. Zunächst ,indessen erfährt der Zapfen noch keine Verschiebung,, weil
er sich nur zusammen mit dem Federgehäuse 96 und der Spannstange 88 unter der Überwindung
der Kraft der Feder 92 verschieben könnte. Dieser Verschiebung
nach
rechts wird durch die verhältnismäßig starke Feder 92 Widerstand geleistet. Daher
behält beim Aufschrauben des Ringes 108 auf den Teil 107 der Ring 108 seine axiale
Stellung und läßt den Teil 107 nach links wandern, wobei die verhältnismäßig
schwache Feder 114 überwunden wird. Das dauert so lange, bis der Teil
107 gegen einen äußeren Flansch 99', F i g. 3, der Riemenscheibe 99 stößt.
Dreht man den Hebel 93 weiter, dann werden dadurch der Zapfen 105 und die
Spannstange 88 gegenüber der Spindel nach rechts verschoben. Infolgedessen wird
die Spannzange 87 geöffnet und das Werkstück P freigegeben und kann nach Herausziehen
des Bolzens 85 abgenommen werden.
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Zu beachten ist nun, daß bei diesem Vorgang die Kraft der starken
Feder 92 nicht auf die Spindellager übertagen wird. Auf diese wirkt nun die schwache
Kraft der Federn 114.
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Die Teile 107 und 111 wirken also als in Achsenrichtung gegeneinander
verstellbare Backen, deren eine 111 bei der Verstellung durch den Griff 93 an dem
von dem Querzapfen 105 gebildeten Spannstangenanschlag angreift und deren andere
107 an dem an der Spindel 24 befestigten Anschlag 99' angreift. Diese Backen verschieben
daher die Spannstange 88 gegenüber der Spindel. Um die relative Drehbewegung der
Backen auf das Maß zu begrenzen, das zum Aus- und Einspannen nötig ist, sind auf
dem Ring 109 Anschlagschultern 115 vorgesehen. Dieser Ring ist, wie bereits erwähnt
wurde, mit der Kappe 111 verschraubt und dreht sich daher zusammen mit dem Griff
auf dem Teil 107.
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Bei Umlauf der Spindel mit hoher Geschwindigkeit könnten mangels besonderer
Vorkehrungen die Backen klappern. Um das zu verhindere, ist die Kappe 111 mit einem
unter Federdruck stehenden Kolben 116 versehen, der auf den Teil 107 drückt
und am besten aus einem nichtmetallischen, schwingungsdämpfenden Stoff, etwa einem
Thermoplast, besteht.