DE1477635B2 - Druckmittelbetaetigte spannvorrichtung fuer drehmaschinen u.dgl. werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine druckmittelbetätigte Spannvorrichtung für Drehmaschinen u. dgl. Werkzeugmaschinen mit einem doppeltwirkenden Spannzylinder, dem das Druckmittel zum Spannen und Lösen der Spannvorrichtung über Druckmittelleitungen und einen mit den Zylinderräumen in Verbindung stehenden Verteiler zuführbar ist, dem ein Umschaltventil zum Umschalten von Außen- auf Innenspannen vorgeschaltet ist.

Es ist eine druckmittelbetätigte Spannvorrichtung dieser Art (deutsche Patentschrift 958 799) bekannt. Wenn bei dieser Vorrichtung von Innenspannen auf Außenspannen übergegangen wird, werden die Druckmittelverbindungen zwischen dem Umschaltventil und der Betätigungseinrichtung umgekehrt, so daß nach dem Übergang zum Einspannen der Kolben des Spannzylinders in einer Richtung betätigt wird, die zu der Richtung entgegengesetzt ist, in der er zum Einspannen vor dem Übergang betätigt wurde. Eine solche Arbeitsweise kann zwar in gewissen Fällen bei Einspindelmaschinen angewendet werden, jedoch ist dies auch bei solchen Maschinen bereits nachteilig. Insbesondere bei Mehrspindelmaschinen, bei denen die Spindeln in einer Spindeltrommel angeordnet sind, ist eine solche Arbeitsweise jedoch sehr nachteilig. Wenn z. B. bei der Hälfte der Spindeln Inneneinspannung und bei der anderen Hälfte der Spindeln Außeneinspannung erforderlich ist, muß bei der bekannten Vorrichtung die gesamte elektrische oder hydraulische Steuerung geändert werden. Dies ergibt sich zufolge der Tatsache, daß eine Betätigung für »Einspannen« bei dem mit Inneneinspannung versehenen Spindeln zu einem »Ausspannen« bei den Spindeln mit Außeneinspannung führt.

ίο Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine druckmittelbetätigte Spannvorrichtung zu schaffen, bei der unabhängig davon, ob Inneneinspannung oder Außeneinspannung verwendet wird, das Einspannen und Ausspannen jeweils in der gleichen Richtung hervorgerufen wird. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Umschaltventil ein Steuerglied und zwei Einlasse aufweist, die mit einer Spann-Zuführleitung bzw. mit einer Löse-Zuführleitung verbunden sind und die in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerglieds wahlweise mit einem der Einlasse des Verteilers verbindbar sind. Dadurch ist zum Umschalten beispielsweise von Innen- auf Außeneinspannen — oder umgekehrt — keine Änderung der Steuerfunktionen, sondern lediglich die Betätigung des Umschaltventil erforderlich. Dieses Ventil wird abhängig davon, ob die zugeordnete Spanneinrichtung mit Inneneinspannen oder Außeneinspannen arbeitet, in eine von zwei möglichen Stellungen eingestellt, so daß dann der Spannzylinder so mit Druckmittel versorgt wird, daß Einspannen und Ausspannen jeweils in gleicher Richtung erfolgen. Hierdurch wird dann nur die entsprechende Spindel beeinflußt, die anderen Spindeln sind von dieser Maßnahme nicht betroffen. Somit ruft die elektrische Steuerung sowohl bei Inneneinspannen als auch bei Außeneinspannen immer den richtigen Vorgang hervor. Dies bedeutet, daß der durch die elektrische Steuerung gegebene Befehl »Einspannen« ein Einspannen sowohl bei Spindeln mit Inneneinspannen als auch bei Spindeln mit Außeneinspannen hervorruft.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist bei Mehrspindeldrehmaschinen mit auf einer schaltbaren Spindeltrommel angeordneten Spindeln jeder Spindel ein an der Spindeltrommel angeordnetes Umschaltventil zugeordnet, und ein zweiter Verteiler ist vorgesehen, der auf der Spindeltrommelachse angeordnet und mit jedem der Umschaltventile über zwei Druckmittelleitungen sowie mit dem Steuerventil verbunden ist.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der in die Spann-Zuführleitung geschaltete Teil des Verteilers über eine weitere Druckmittelleitung direkt mit der Druckmittelquelle verbunden.

An Hand der Zeichnung wird der Gegenstand der Erfindung in einer Ausführungsform derselben beispielsweise erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine in verkleinertem Maßstab gehaltene Längsschnittansicht eines Teils einer erfindungsgemäß ausgebildeten Spannvorrichtung, die einen Einspannzylinder, einen Verteiler und ein Umschaltventil, welche das Spannfutter steuern sowie Spannbacken zum Außen- und Innenspannen aufweist,

F i g. 2 eine von hinten gezeigte Teilansicht gemäß Fig.l,

F i g. 3 eine Schnittansicht nach der Linie 3-3 der Fig.l,

F i g. 4 eine Schnittansicht nach der Linie 4-4 der Fig.l,

F i g. 5 eine Schnittansicht nach der Linie 5-5 der Fig. 1, und

F i g. 6 ein schematisches Diagramm des hydraulischen und elektrischen Stromkreises einer Werkzeugmaschine, an welcher die Erfindung verkörpert ist.

Die Erfindung sieht die Verwendung eines Umschaltventils 11 in Verbindung mit einer arbeitsmittelbetriebenen Betätigungsvorrichtung 12 für ein Spannfutter 13 vor. Für Zwecke der Erläuterung, jedoch nicht der Begrenzung, ist das Umschaltventil 11 in Verbindung mit einer Werkzeugmaschine 14 dargestellt, welche eine Basis 15 mit einer Spindeltrommel 16 aufweist, in der eine Mehrzahl von Spindeln 17 drehbar gelagert ist. Eine solche Spindel 17 ist dargestellt, und diese Spindel ist typisch für alle, in der Mehrspindelmaschine 14 verwendeten Spindeln. Es können beispielsweise vier, sechs oder acht solcher Spindeln vorhanden sein. Die Spindel 17 trägt das Spannfutter 13, welches einen Spannfutter-Betätigungsmechanismus 18 aufweist, der eine Zugstange Ji 19 zum Betätigen von an dem Spannfutter 13 vorgesehenen Spannklauen oder Spannbacken 21 umfaßt. Die Spannbacken 21 sind als Backen zum Innenspannen dargestellt, und aus F i g. 1 ist weiterhin ersichtlich, daß das Spanfutter 13 alternativ mit Spannbacken 20 zum Außenspannen versehen werden kann, die durch den gleichen Mechanismus 18 betätigt werden. Somit kann sowohl für ein außen einzuspannendes Werkstück als auch für ein innen einzuspannendes Werkstück das gleiche Spanfutter 13 verwendet werden, indem lediglich die richtigen Spannbacken 20 oder 21 eingesetzt werden. Das hintere Ende der Zugstange 19 ist mit einer Kolbenstange 24 verbunden, die ihrerseits mit einem in einem Spannzylinder 26 angeordneten Kolben 25 verbunden ist. Der Spannzylinder 26 und der Kolben 25 bilden die arbeitsmittelbetriebene Betätigungsvorrichtung 12. Der Spannzylinder 26 ist in der Spindel 17 so angeordnet, daß er sich mit ihr dreht, und durch einen Feststellstift 27 wird gewährleistet, daß der Kolben 25 sich mit dem Spannzylinder 26 dreht.

b Ein Verteiler 30 weist ein Verteilergehäuse 31 und

V einen inneren Verteilerschaft 32 auf. Der Verteiler 30 ist gleichachsig mit der Achse 33 der Spindel 17 angeordnet. An dem Verteilergehäuse 31 ist das Umschaltventil 11 befestigt. Dieses Ventil 11 weist ein Ventilgehäuse 36 und ein inneres drehbares Steuerglied 37 auf. Das Ventilgehäuse 36 weist einen Einlaß 38 und einen Einlaß 39 (Fig. 5) auf, die wahlweise als Arbeitsmitteleinlaßöffnungen verwendet werden können. Das Steuerglied 37 weist einen äußeren Schaft 40 auf, der von außen zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung bewegt werden kann. Der äußere Schaft 40 hat Rechteckquerschnitt und trägt eine Feststellplatte 41, die sich mit ihm dreht. Eine Feststellschraube 42 ist in das Ventilgehäuse 36 einschraubbar und erstreckt sich durch einen in der Feststellplatte 41 vorgesehenen bogenförmigen Schlitz 43 hindurch (F i g. 2). Der bogenförmige Schlitz 43 erstreckt sich über ungefähr 90°, um eine Bewegung des Steuerglieds 37 zwischen einer ersten und zweiten Stellung in einem Bogen von ungefähr 90° zu begrenzen. Die erste Stellung des Steuerglieds 37 ist in F i g. 2 wiedergegeben, und die zweite Stellung ist in der gleichen Figur durch die mit einer unterbrochenen Linie weitergegebene Stellung 41A der Feststellplatte 41 dargestellt. Um diese zweite Stellung zu erreichen, ist das Steuerglied 37 gemäß F i g. 2 um 90° in Uhrzeigerrichtung gedreht worden. Die Feststellschraube 42 kann gelöst, um eine Drehung des Steuerglieds 37 zu ermöglichen, und dann angezogen werden, um das Umschaltventil 11 in der gewählten Stellung festzulegen.

Das Steuerglied 37 weist einen ersten Leitkanal 46 und einen zweiten Leitkanal47 auf (Fig. 3 bis 5). Das Ventilgehäuse 36 weist eine erste Steueröffnung

ίο 48 und eine zweite Steueröffnung 49 auf. Eine erste Leitung 51 ist in dem Verteilerschaft 32 vorgesehen, und über diese Leitung 51 wird die Steueröffnung 48 mit einer hinteren Kammer 53 im Spannzylinder 26 verbunden.

¹S Eine zweite Leitung 52 ist in dem Verteilerschaft 32 und im Spannzylinder 26 vorgesehen, über welche die Steueröffnung 49 mit einer vorderen Kammer 54 im Spannzylinder 26 verbunden ist. In der in F i g. 2 wiedergegebenen ersten Stellung des Steuerglieds 37 ist der Einlaß 38 über den Leitkanal 46 mit der Steueröffnung 48 verbunden. Weiterhin ist in dieser Drehstellung der Einlaß 39 über den Leitkanal 47 mit der Steueröffnung 49 verbunden. Um die zweite Drehstellung des Steuerglieds 37 zu erhalten, wird das Steuerglied 37 um 90° in Uhrzeigerrichtung gedreht, wie aus F i g. 2, 3 und 4 ersichtlich, wonach der Einlaß 39 über den Leitkanal 46 mit der Steueröffnung 48, und danach über die Leitung 51 mit der hinteren Kammer 53 in Verbindung steht. Weiterhin wird in dieser zweiten Stellung der Einlaß 38 über den Leitkanal 47 mit der Steueröffnung 49, und danach über die Leitung 52 mit der vorderen Kammer 54 verbunden.

In F i g. 6 sind der hydraulische und der elektrische Stromkreis für die Werkzeugmaschine 14 schematisch dargestellt, und es ist ersichtlich, daß, da der Spannzylinder 26 sich dreht und in einer drehbaren Spindeltrommel 16 gelagert ist, ein zweiter Verteiler 58 auf der Achse 57 der Spindeltrommel 16 benötigt wird. Dieser Verteiler ist erforderlich, um der sich drehenden Spindeltrommel 16 Arbeitsmittel zuzuführen. Der Verteiler 58 ist in F i g. 6 schematisch dargestellt und weist einen ersten Verteilerkanal 59 und einen zweiten Verteilerkanal 60 auf, die wahlweise benutzt werden können. Ein zweites Steuerventil 61 ist vorgesehen, das von einer Pumpe 62 über eine Einlaßleitung 63 unter Druck stehendes Arbeitsmittel erhält. Über eine Zweigleitung 64 der Einlaßöffnung 63 wird unter Druck stehendes Arbeitsmittel dem Verteilerkanal 59 zugeführt. Ein wahlweise zu verwendender Auslaß 66 des Verteilers 58 ist in der gleichen Ebene wie der Verteilerkanal 59 angeordnet und steht mit einer Leitung 65 in Verbindung, die ihrerseits mit dem Einlaß 38 des Umschaltventils 11 verbunden ist. In F i g. 6 ist das Ventil 11 in der zweiten Stellung wiedergegeben, und in diesem Fall wird das Arbeitsmittel der vorderen Kammer 54 zugeführt. Der wahlweise zuverwendende Auslaß 66 wird über den Verteiler 58 von einer Leitung 67 versorgt, die eine von zwei Auslaßleitungen des Steuerventils 61 darstellt. Die Auslaßleitung 68 des Steuerventils 61 ist mit dem wahlweise zu verwendenden Auslaß 69 verbunden, der in der gleichen Ebene wie der wahlweise zu verwendende Verteilerkanal 60 des Verteilers 58 angeordnet ist. Eine Leitung 70 verbindet den wahlweise zu verwendenden Verteilerkanal 60 mit einem Stumpf 71.

Das Steuerventil 61 weist einen Betätigungsarm

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74 auf, welcher derart angeordnet ist, daß er durch aus wird das unter Druck stehende Arbeitsmittel der

einen »Einspann«Elektromagneten 75 und einen hinteren Kammer 53 zugeführt, wodurch der Kolben

»Ausspann«-Elektromagneten 76 betätigt werden 25 nach vorn bewegt wird, womit die Außenspann-

kann. Eine Spannungsquelle 77 speist die Elektro- backen 20 geöffnet werden.

magnete 75 und 76 und ist mit beiden Elektro- 5 Wenn ein Werkstück an einer Innenfläche eingemagneten über einen Anschluß 78 verbunden. Ein spannt werden soll, werden die Innenspannbacken 21 zweiter Anschluß 79 der Spannungsquelle 77 ist mit am Spannfutter 13 eingesetzt. Dies ist in F i g. 1 in einem gemeinsamen Anschluß 80 eines Zweiwege- ausgezogenen Linien dargestellt. In diesem Fall wird Schalters 81 verbunden. Ein erster Schalterkontakt 82 das Umschaltventil 11 in die erste Stellung bewegt, ist über eine Stromleitung83 mit dem »Einspann«- io wie in Fig. 1 bis 5 dargestellt. Die Feststellschraube Elektromagneten 75, und ein zweiter Schalterkontakt 42 wird gelöst, der Schaft 40 in Gegenuhrzeigerrich-84 über eine Stromleitung 85 mit dem »Ausspann«- tung bis zu einer Begrenzung, die durch den bogen-Elektromagneten 76 verbunden. Der Schalter 81 weist förmigen Schlitz 43 gegeben ist, gedreht, und danach einen Betätigungsarm 86 auf, der derart angeordnet die Feststellschraube 42 wieder angezogen. Diese erste ist, daß er von einem Kreislauf nocken 87 in Überein- 15 Stellung des Umschaltventils 11 wird gemäß F i g. 6 Stimmung mit dem Kreislauf der Werkzeugmaschine dadurch erreicht, daß das Steuerglied 37 um 90° in 14 betätigt wird. Gegenuhrzeigerrichtung gedreht worden ist. Dem-Die Arbeitsweise der gesamten Werkzeugmaschine gemäß erfolgt das Arbeiten des Stromkreises derart, 14 ist am besten aus F i g. 6 ersichtlich. Der Kreis- daß, wenn der Kreislaufnocken 87 den Schalterarm laufnocken 87 wird in Übereinstimmung mit dem 20 86 betätigt, der »Ausspann«-Elektromagnet 76 entAntrieb der Werkzeugmaschine 14 angetrieben, um erregt, und der »Einspann«-Elektromagnet 75 erregt den Arbeitskreislauf der Maschine 14 für jede der wird, um das Steuerventil 61 in die in F i g. 6 wiederverschiedenen Stellungen der Spindeltrommel 16 zu gegebene Stellung zu bringen. Unter Druck stehendes steuern. Wie dargestellt, wird der Schalter 81 von Arbeitsmittel wird daher über die Leitungen 63, 67 dem Kreislaufnocken 87 während einer Zeitdauer 25 und 65 dem Einlaß 38 des Umschaltventils 11 zubetätigt, der länger ist, als die halbe Zeitdauer des geführt. Dadurch wird das unter Druck stehende Arbeitskreislaufs, was für einen Werkzeugmaschinen- Arbeitsmittel der hinteren Kammer 53 zugeführt, und kreislauf typisch ist, bei welchem es erforderlich ist, der Kolben 25 wird nach vorn bewegt, wodurch die daß die Spindel 17 sich länger als die halbe Zeit im Innenspannbacken 21 geschlossen werden. Wenn der Einspannzustand befindet. In einer Mehrspindel- 30 Kreislauf nocken 87 den Schalterarm 86 nicht mehr Maschine kann eine Stellung der Spindeltrommel da- betätigt, wird der »Ausspann«-Elektromagnet 76 erzu verwendet werden, das fertig bearbeitete Werk- regt, das Steuerventil 61 um 90° in Gegenuhrzeigerstück auszuspannen und ein neues Werkstück einzu- richtung gedreht und unter Druck stehendes Arbeitsspannen. In einem solchen Fall muß das Spannfutter mittel über die Leitungen 63, 68 und den wahlweise 13 in eine Offenstellung gebracht und nachfolgend 35 zu verwendenden Auslaß 69 dem Auslaß 39 des Umgeschlossen werden. Wird beispielsweise angenommen, schaltventil 11 zugeführt. Das unter Druck stehende daß Außenspannbacken 20 verwendet werden, so sind Arbeitsmittel strömt dann zu der vorderen Kammer 54, diese in F i g. 6 in geschlossener Stellung bzw. Ein- um den Kolben 25 nach hinten in die in F i g. 6 wiespannstellung wiedergegeben, und F i g. 1 zeigt in dergegebene Stellung, nämlich die Ausspannstellung strichpunktierten Linien die Stellung des Betätigungs- 40 der Innenspannbacken 21 zu bewegen,
mechanismus 18, durch welchen diese Einspannstel- Es ist zu bemerken, daß die Pumpe 62 unter Druck lung erhalten wird. Der Kreislaufnocken 87 betätigt, stehendes Arbeitsmittel über die Leitung 64 dauernd wie aus F i g. 6 ersichtlich, den Schalter 81, um den zu dem wahlweise zu verwendenden Verteilerkanal »EinspaniKc-Elektromagneten 75 zu erregen. Dadurch 59 liefert. Durch dieses unter Druck stehende Arbeitswird das Steuerventil 61 in die in F i g. 6 wiederge- 45 mittel wird die Einspannstellung bzw. der Einspanngebene Einspannstellung bewegt. In dieser Stellung zustand aller in der Spindeltrommel 16 außer der wird unter Druck befindliches Arbeitsmittel von der Spindel 17 vorgesehenen Spindeln erhalten. Eine Pumpe 62 über die Leitungen 63 und 67 zu dem Mehrzahl von wahlweise zu verwendenden Auslaßwahlweise zu verwendenden Auslaß 66, und über die öffnungen 90 ist vorgesehen, und zwar eine für jede Leitung 65 zum Einlaß 38 des Umschaltventils 11 50 der in der Spindeltrommel 16 vorgesehenen Spindeln, geführt. In F i g. 6 ist das Steuerglied 37 in der zwei- Somit ist zu bemerken, daß für die dem Einspannten Stellung dargestellt, welches die für ein Einspan- zustand entsprechende Stellung des Kreislaufnockens nen mit den Außenspannbacken 20 richtige Stellung 87 sich sowohl in dem wahlweise zu verwendenden ist. Somit wird in dieser zweiten Stellung des Steuer- Auslaß 66 als auch in dem wahlweise zu verwendenglieds 37 unter Druck befindliches Arbeitsmittel der 55 den Verteilerkanal 59 unter Druck stehendes Arvorderen Kammer 54 zugeführt, wodurch der Kolben beitsmittel befindet. In der dem Ausspannzustand ent-25 nach hinten bewegt wird, um die Außenspann- sprechenden Stellung des Kreislaufnockens 87 befinbacken 20 zu schließen. det sich in dem wahlweise zu verwendenden Verteiler-Wenn der Kreislaufnocken 87 sich soweit dreht, kanal 59 noch unter Druck stehendes Arbeitsmittel, daß der Schalter 81 nicht mehr betätigt wird, wird 60 jedoch ist der wahlweise zu verwendende Auslaß 66 ein Stromkreis zum Schalteranschluß 84 geschlossen, mit der Abzugsleitung 71 verbunden. Aus diesem welchen der »Ausspann«-Elektromagnet 76 erregt Grunde bietet die Erfindung einen besonderen Vor- und der »Einspann«-Elektromagnet 75 enterregt teil bei einer Mehrspindel-Werkzeugmaschine 14, bei wird. Dadurch wird das Steuerventil 61 in Gegenuhr- welcher die Spindel 17 sich nicht nur dreht, sondern zeigerrichtung gedreht und unter Druck stehendes 65 weiterhin in einer drehbaren Spindeltrommel 16 anArbeitsmittel wird der Leitung 68, dem wahlweise zu geordnet ist.

verwendenden Verteilerauslaß 69 und danach dem Es ist somit ersichtlich, daß durch die Erfindung

Einlaß 39 des Umschaltventils 11 zugeführt. Von hier ein Spannfutter-Betätigungsmechanismus geschaffen

wird, bei welchem eine bequeme Bestimmung der Bewegungsrichtung des Kolbens 25 des Einspannzylinders 26 sowohl für Außeneinspannung als auch für Inneneinspannung möglich ist. Weiterhin wird durch das wahlweise Einstellen des Ventilschafts 40 gewähr-

leistet, daß ohne Rücksicht darauf, ob ein Außen-Backenspannfutter oder ein Innen-Backenspannfutter auf der Maschine verwendet wird, der Spannfutter-Betätigungsmechanismus immer in der richtigen Richtung bewegt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Druckmittelbetätigte Spannvorrichtung für Drehmaschinen u. dgl., Werkzeugmaschinen mit einem doppelt wirkenden Spannzylinder, dem das Druckmittel zum Spannen und Lösen der Spannvorrichtung über Druckmittelleitungen und einen mit den Zylinderräumen in Verbindung stehenden Verteiler zuführbar ist, dem ein Umschaltventil zum Umschalten von Außen- auf Innenspannen vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (11) ein Steuerglied (37) und zwei Einlasse (38; 39) aufweist, die mit der Spann-Zuführleitung (67, 65) bzw. mit der Löse-Zuführleitung (68, 69) verbunden sind und die in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerglieds (37) wahlweise mit einem der Einlasse des Verteilers (30) verbindbar sind.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 für eine Mehrspindeldrehmaschine mit auf einer schaltbaren Spindeltrommel angeordneten Spindeln, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spindel (17) ein an der Spindeltrommel angeordnetes Umschaltventil (11) zugeordnet ist, und daß ein zweiter Verteiler (58) vorgesehen ist, der auf der Spindeltrommelachse angeordnet und mit jedem der Umschaltventile (11) über zwei Druckmittelleitungen (65; 69) sowie mit dem Steuerventil (61) verbunden ist.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Spann-Zuführleitung geschaltete Teil des Verteilers (58) über eine weitere Druckmittelleitung (64) direkt mit der Druckmittelquelle (62) verbunden ist.