DE1477724C3 - Antriebsvorrichtung für eine drehbar gelagerte und angetriebene Spindel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine drehbar gelagerte und angetriebene Spindel mit einem Futter zur Aufnahme eines Werkstücks oder Werkzeugs, bei der sich durch die als Hohlwelle ausgebildete Spindel eine dieser gegenüber bewegbare Betätigungsstange für das Futter erstreckt.

Bei einer solchen bekannten Antriebsvorrichtung (DT-PS 621325) ist eine Stange lediglich drehbar mit der Spindel verbunden, während axiale Bewegungen der Stange gegenüber der Spindel durch Befestigen eines Stangenbundes an der Spindel mittels einer auf die Spindel aufgeschraubten Mutter verhindert werden. Zum Auswechseln des Werkzeugs wird darüber hinaus die Spindel von einer mit einer Antriebsspindel verbundenen Kupplungshülse und damit von der Antriebsspindel abgekuppelt; es muß nämlich eine Zahnkupplung gelöst werden, und zwar durch Verschieben der Spindel und zusätzlich der Stange gegenüber dem Gehäuse. Am Ende des Verschiebevorgangs ist das obere Ende der Stange an die nun feststehende Antriebsspindel angekuppelt, so daß man das Werkzeug durch Drehen von Klauen von dem unteren Ende der Stange abschrauben kann. Das wahlweise Ankuppeln der Spindel und der Stange an die Antriebsspindel bedingt aber eine sowohl drehbare wie verschiebbare Lagerung der Spindel. Außerdem läßt es sich nicht vermeiden, daß durch die Zahnkupplung zwischen der Spindel und der Antriebsspindel nicht nur das erforderliche Drehmoment, sondern auch unerwünschte weitere Kräfte, die auf die Antriebsspindel einwirken, auf die Spindel übertragen werden. So ist es beispielsweise unvermeidlich, daß die vom Antriebszahnrad auf die Nabe wirkenden radialen Zahnkräfte auf die Antriebsspindel und damit auch auf die Spindel übertragen werden.

Von dort her liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, bei der der Antrieb und die Lagerung der Spindel von unerwünschten Beanspruchungen durch den Drehantrieb einerseits und von der Betätigung der Stange andererseits unabhängig sind.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die drehbare Lagerung der Spindel im Maschinengehäuse fliegend ausgebildet ist und sich der vorstehende, hintere Teil der Spindel in koaxialer Lage durch eine Hohlwelle hindurch erstreckt, die drehbar in Gehäuseteilen gelagert und angetrieben ist und die an ihrem von der Spindellagerung entfernten Ende über eine an sich bekannte flexible Kupplungseinrichtung mit der benachbarten Wand einer auf dem freien Ende der Spindel befestigten Betätigungseinrichtung für die Betätigungsstange verbunden ist, deren vom Futter entfernt gelegenes Ende mit einem Verschiebemechanismus innerhalb der Betätigungseinrichtung verbunden ist.

Bei dieser Ausführung wird die Drehkraft eines Antriebsmotors zunächst auf die drehbar in Gehäuseteilen gelagerte Hohlwelle übertragen. Die Betätigungsvorrichtung ist auf dem vom Futter entfernt liegenden und freien Ende der Spindel befestigt, die sich frei durch die Hohlwelle hindurch erstreckt und erst hinter dieser im Maschinengehäuse fliegend gelagert ist.

Man erreicht so, daß unerwünschte Kräfte des Drehantriebs allenfalls bis auf die Hohlwelle wirksam werden, jedoch von der als Dämpfungsglied wirkenden flexiblen Kupplungsvorrichtung nicht an die benachbarte Wand der Betätigungsvorrichtung übertragen weiden. Es können also keine unerwünschten Kräfte auf die Lagerung der Spindel wirksam werden. Die Anordnung der Betätigungsvorrichtung auf dem Ende der Spindel läßt es einerseits zu, daß das vom Futter entfernt gelegene Ende der Stange mit einem Verschiebemechanismus innerhalb der Betätigungsvorrichtung leicht verbunden werden kann und gibt andererseits die Möglichkeit, die der Hohlwelle zugewandte Wand der Betätigungsvorrichtung als Verbindungsglied zwischen der einen Seite der flexiblen Kupplung und dem Ende der Spindel zu benutzen. Dies hat zur Folge, daß das Drehmoment nicht am Umfang der Spindel, sondern von der Stirnseite her eingeleitet wird.

An sich bekannt ist zwar noch (USA.-Patentschrift 2 925 747), eine flexible Kupplungsvorrichtung in den Drehantrieb der Spindel einer Werkzeugmaschine zu legen; jedoch erfolgt hier die Übertragung des Drehmoments zweifellos am Umfang der Spindel; vor allem ist keine Betätigungsstange für ein Futter zur Aufnahme eines Werkstücks oder Werkzeugs vorgesehen, die sich durch die Spindel erstrekken würde. Eine Betätigungseinrichtung für die Stange in ähnlicher Weise wie nach der Erfindung als Teil der Antriebskette kann hier offensichtlich nicht angeordnet werden.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist es auch möglich, die von der Betätigungseinrichtung aufgebrachte Wirkkraft zu variieren, ohne daß dazu Abänderungen am Futter oder am Antrieb notwendig wären.

Der Anspruch gilt nur nach Maßgabe seiner Gesamtkombination.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine abgebrochene,teilweise in Seitenansicht und teilweise im Schnitt gehaltene Ansicht einer Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung, wobei der

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Schnitt längs der Linie 1-1 der F i g. 2 geführt ist, dieser liegt, verkeilten Zahnrad 39 kämmt. Die Hohl- und welle 40 ist zur Ermöglichung der Drehung im Rah-F i g. 2 eine teilweise in Endansicht und teilweise men 1 mit Hilfe von Lagern 41 und 42 gelagert, und im Schnitt längs der Linie 2-2 der F i g. 1 gehaltene die Hülse hat einen Flansch 43 an einem Ende, geDarstellung. 5 gen den die Lager wirken, um die Lager in zusam-Die Vorrichtung besteht aus einem Hauptrahmen 1 mengebautem Zustand mit der Hohlwelle 40 zu halmit einem Paar von Rahmenabschnitten 2 und 3, die ten. Die Hohlwelle 40 ist von der Spindel 9 unabhänaneinander in beliebiger Weise, beispielsweise mittels gig angeordnet; es ist allerdings ein O-Ring oder eine durch miteinander fluchtende Öffnungen in über die andere Dichtung 44 zwischen die Spindel und die Abschnitte 2 bzw. 3 vorstehende Flansche 5 und 6 ge- ίο Hohlwelle eingelegt, um das Eindringen von von führter Schrauben 4, angeschlossen werden kön- außen kommenden Partikeln in den Raum zwischen nen. Die Kanten der Rahmenteile 2 und 3 weisen Spindel und Hohlwelle zu verhindern,
fluchtende Bohrungen? zur Aufnahme von Schrau- Eine Transmission 45 verbindet die angetrieben auf, mit denen der Rahmen 1 auf einem Tisch bene Hohlwelle 40 und die Spindel 9 zur Ermögli- oder Rahmen 8 einer Bohrmaschine, einer Drehbank, 15 chung der Drehung der letzteren und besteht aus einer Schleifmaschine oder anderen Maschine befe- einer flexiblen Kupplungseinrichtung 46, die ausstigt werden kann. Gemäß einer Alternative kann das schließlich Torsionskräfte übertragen kann. Die EinTeil 8 einen Teil des Rahmens 1 bilden. richtung 46 hat einen Klemmring 47, der bei 48 auf Durch die Rahmenteile 1 und 8 verläuft eine Spin- die Hohlwelle 40 zur Drehung mit dieser geklemmt del 9, an deren einem Ende in an sich bekannter 20 ist. Dem Klemmring 47 ist ein Klemmelement 49 zu-Weise ein beliebiges der bekannten Kupplungsfutter geordnet, und zwischen dem Klemmelement 47 und 10 mit Backen od. dgl., die zur Kupplung eines 49 ist eine Kante eines ringförmigen, gummiartig Werkstückes dienen, befestigt ist. Die Spindel 9 hat nachgiebigen Schlauchs 50 eingeklemmt. Eine Mehreinen Ringflansch 11 an einem Ende und sitzt dreh- zahl von Schrauben 51 halten die Klemmringe 47 bar in einem Spindelgehäuse 12 mit einem Flansch 25 und 49 in klemmender Berührung mit der Kante des 13 an ihrem entsprechenden Ende, das den Rahmen- Schlauchs 50. Die Klemmringe 47 und 49 werden beteil 8 überragt und an diesem in beliebiger Weise, züglich der Hohlwelle 40 in fester Stellung mit Hilfe beispielsweise mit Schrauben 14, befestigt ist. Zur einer Mutter 52 gehalten, die auf das Ende der Hohldrehbaren Anbringung der Spindel 9 dienen Lager 15 welle aufgeschraubt ist, und die Mutter hält nicht nur und 16. In der Mitte zwischen ihren Enden ist die 30 die Klemmelemente, sondern wirkt auch mit dem Spindel 9 mit Gewinde versehen, um eine Mutter 17 Flansch 43 zusammen, um die Lager 41 und 42 in aufzunehmen, die die Lager 15 und 16 in zusammen- zusammengebautem Zustand mit der Hohlwelle zu gebautem Zustand mit dem Wellengehäuse 12 hält. halten.

Der Flansch 13 des Spindelgehäuses ist mit einer An- Die Antriebstransmission 45 weist außerdem eine zahl von Ringvorsprüngen 18 versehen, die in in den 35 Endwand 53 auf, die einen Teil der nachfolgend noch Spindelflanschen 11 ausgearbeiteten Nuten sitzen, um genauer zu beschreibenden Betätigungseinrichtung das Eindringen von von außen kommenden Teilchen 54 bildet, und die Endwand 53 ist beispielsweise bei in den Raum zwischen der Spindel 9 und ihrem Ge- 55 auf einen im Durchmesser verminderten häuse 12 zu verhindern, und der Spindelflansch 11 Endteil 56 der Spindel 9 aufgekeilt. Die Wand kann mit einem Schild 19 versehen sein, der mit dem 40 53 ermöglicht es im Zusammenwirken mit dem Gehäuseflansch 13 mit der gleichen Zweckbestim- Klemmring 57, die gegenüberliegende Kante des flemung verschachtelt ist. xiblen Schlauchs 50 festzuklemmen, und eine Mehr-Für den Antrieb der Spindel 9 ist ein elektrischer zahl von Klemmschrauben 58 durchdringt die Teile Motor 20 mit einem Gehäuse 21 vorgesehen, das an 53 und 57, um den Schlauch 50 sicher verklemmt dem Rahmenteil 2 mit Hilfe von Schrauben 22 ver- 45 zwischen diesen zu halten. Das Teil 53 ist mit einer schraubt ist, und der Motor hat eine Arbeitswelle 23, Ausnehmung versehen zur Aufnahme einer Mutter die mit einer im Rahmen 1 mit Hilfe von Lagern 25 59, die auf das im Durchmesser verminderte Ende 56 und 26 gelagerten Hohlwelle 24 verkeilt oder in an- der Spindel 9 aufgeschraubt ist, um die Betätigungsderer Weise fest verbunden ist. Die Lageranordnung einrichtung 54 gegen Längsversetzung auf der Spin-25 übergreift ein Lagerschild 27, der in beliebiger 50 del 9 festzulegen.

Weise, beispielsweise mit Hilfe von Schrauben 28, an Die Ausbildung und Anordnung der insoweit be-

das Rahmenteil 3 angeschlossen ist. Auf der Welle schriebenen Vorrichtung ist so getroffen, daß eine

24 ist ein Ritzel 29 befestigt, das mit einem auf einer Drehung der Motorwelle 23 eine Drehung der Hohl-

Gegenwelle 31, die durch den Rahmen 1 verläuft, welle 40 über den Zahnräderzug ermöglicht. Eine

aufgebrachten Zahnrad 30 kämmt. Die Welle 31 ist 55 Drehung der angetriebenen Hohlwelle 40 überträgt

im Rahmen 1 mittels Lagern 32 und 33 drehbar gela- sich mit Hilfe des flexiblen Schlauchs 50 auf das Teil

gert, und die Lager werden in zusammengebautem 53 und eine Drehung des Teiles 53 wird auf die Spin-

Zustand mit Hilfe eines Lagerschildes 34 gehalten, del 9 übertragen. Da die angetriebene Hohlwelle 40

das auf dem Rahmen 3 mit Hilfe von Schrauben 35 unabhängig von der Spindel 9 ist und weil der flexi-

befestigt ist, und die Welle 31 wird gegen axiale Be- 60 ble und federnd nachgiebige Schlauch 50 lediglich

wegungen mit Hilfe eines Flansches 36 auf einem Torsionskräfte auf die Spindel 9 übertragen kann,

Ende und einer Mutter 37 auf ihrem anderen Ende können keine seitlichen Kräfte auf die Spindel 9

gehalten. Ein entsprechender Flansch 36 a und eine übertragen werden, die diese ablenken könnten.

Mutter 37 α verhindern die axiale Bewegung der Folglich rotiert das Futter 10 um seine wahre Achse.

Welle 24. 65 Die Spindel 9 weist eine längs verlaufende Boh-

Die Gegenwelle 31 ist mit einem Zahnrad 38 ver- rung 60 auf, in der eine in Längsrichtung hin- und

keilt, das mit einem auf einer angetriebenen Hohl- hergehende Betätigungsstange 61 aufgenommen ist,

welle 40, die die Spindel 9 umgibt und koaxial zu die an einem Ende an eine Platte 62 angeschlossen

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ist, welche in bekannter Weise dazu dient, die Bak- fließt außerdem durch die hohle Kolbenstange 73 in ken des Futters 10 zum Verklemmen und Freigeben den Zylinder 67. Die Schraube 64 hindert die Flüseines Werkstückes zu manipulieren. Das Ende der sigkeit daran, durch die hohle Kolbenstange 65 zu Betätigungsstange 61 in der Nähe des Futters 10 ist fließen und bewirkt dadurch, daß die Flüssigkeit in in einer Buchse 63 abgestützt. Ihr anderes Ende ist 5 die Kammer 78 über die Ausnehmung 80 eindringt, mit Hilfe einer Schraube 64, die eine hohle Kolben- Wenn die Kraft der Druckflüssigkeit auf die hinteren stange 65 durchdringt, welche einstückig mit einem Flächen der Kolben 66 und 72 sich ausgeglichen hat, Kolben 66 ist und von diesem vorsteht, befestigt. Der so führt ein fortgesetztes Pumpen von Druckflüssig-Kolben 66 ist in einem Zylinder 67 hin- und herbe- keit in Richtung des Pfeiles durch das Rohr 84 dazu, wegbar, der einen Teil der Betätigungseinrichtung 54 io daß die Kolben gleichzeitig nach links gemäß der bildet. Die Kolbenstange 65 ist mit einer Buchse 68 Darstellung in F i g. 1 ausgelenkt werden, um die abgestützt, die auf der Spindel 9 befestigt ist. Betätigungsstange 61 zu verschieben und die Backen In Tandemanordnung mit dem Zylinder 67 liegt des Futters 10 zu betätigen. Es ist selbstverständlich, ein Zylinder 69 mit einer Endwand 70, welche eine daß die Flüssigkeit in den Zylindern vor den Kolben zentrale Öffnung aufweist, in der eine der Buchse 68 15 abgeführt wird und eine an sich bekannte Ventilanentsprechende Buchse 71 befestigt ist. Ein dem KoI- Ordnung kann zur Steuerung des Flüssigkeitsdurchben 66 entsprechender Kolben 72 ist zur Ausführung flusses vorgesehen werden. Ist beabsichtigt, die Betävon Hin- und Herbewegungen in dem Zylinder 69 tigungsstange 61 in die entgegengesetzte oder hintere gelagert und mit einer nach vorn vorstehenden höh- Richtung zu verschieben, so werden geeignete und len Kolbenstange 73, die der Kolbenstange 65 ent- 20 nicht dargestellte Ventile betätigt, um Druckflüssigspricht, versehen. Das rückwärtige Ende des Zylin- keit in die Kupplung 35 über das Rohr 86 zur Fördeders 69 ist mit Hilfe einer getrennten Kappe 74 ver- rung zu den Kolben 67 und 69 über die Kanäle 87, schlossen. Die Zylinder 67 und 69 sind miteinander 88 und 89 und die Öffnungen 90 und 91, um die und mit der Kappe 74 in zusammengebautem Zu- Kolben 66 und 72 nach rechts gemäß der Darstelstand mit Hilfe einer Mehrzahl von Schrauben 75 ge- 25 lung in F i g. 1 zu bewegen, einzuführen,
halten. Die Betätigungseinrichtung 54 rotiert mit der Spin-Die Zylinderkappe 74 ist mit einer zentralen Öff- del 9 und relativ zu den Kupplungen 83 und 85. Um nung 76 versehen, die mit der Bohrung der Kolben eine Relativdrehung zwischen den Kolben 66 und 72 73 fluchtet. Die hintere Stirnseite des Kolbens 72 ist und ihren betreffenden Zylindern zu verhindern, mit einer Flüssigkeitsringkammer 77 versehen und 3° können Führungsstifte 92 zum Zusammenwirken mit eine entsprechende Kammer 73 ist an der hinteren den Kolben und den Endwänden der entsprechenden Stirnseite des Kolbens 66 vorgesehen. Die obere Zylinder vorgesehen werden. Erforderlichenfalls läßt Stirnseite der Endkappe 74 weist eine Flüssigkeits- sich eine Rückstellung mit einer Federvorrichtung 83 ringausnehmung 79 auf, und eine entsprechende in einem der beiden Zylinder anbringen, um die KoI-Ausnehmung 80 ist in der vorderen Stirnseite der Zy- 35 ben in der einen oder anderen Richtung vorzuspanlinderwand 70 ausgebildet. nen, und dabei kann die Federvorrichtung 93 so an-Auf der Endkappe 74 ist mit Hilfe von Schrauben geordnet werden, daß sie die Betätigungsstange 61 in 81 ein mit mit der Öffnung 76 verbundenen Flüssig- Richtung auf die Klemmstellung der Futterbacken keitskanälen versehenes Gehäuse 82 befestigt. Dreh- vorspannt, um eine Sicherheit gegen unbeabsichtigtes bar auf dem Gehäuse 82 sitzt eine Kupplung 83 von 40 Lösen eines Werkstückes zu schaffen,
an sich bekannter Ausbildung mit Kanälen, die mit Die Betätigungseinrichtung ist gemäß dem Ausfühder Öffnung 76 verbunden sind und an die ein rungsbeispiel in Form von zwei Zylindern und zwei Druckmediumzuleitungsrohr 84 angeschlossen ist, Kolben erläutert worden, jedoch kann die Zahl der das zu einer nicht dargestellten Druckmittelquelle in der Vorrichtung vorhandenen Zylinder und KoI-führt. 45 ben von der Größe der gewünschten und von den Auf dem Gehäuse 82 ist ferner eine Kupplung 85 Futterbacken auf das Werkstück ausgeübten Kraft drehbar angeordnet, die unabhängig von der Kupp- abhängen. Beispielsweise kann man für den Fall, daß lung 83 ist und an die ein Flüssigkeitszuleitungsrohr nur eine kleine Kraft erforderlich wird, auf den Zy-86 angeschlossen ist, das zu einer Druckmittelquelle linder 69 und seinen Kolben 72 verzichten, wobei führt. Die Kupplung 85 kommuniziert mit Öffnungen 5° dann die Endkappe 74 unmittelbar auf dem Zylinder im Gehäuse 82, das mit einem in der Endkappe 74 67 angebracht wird. Kürzere Schrauben können dann gebildeten Kanal 87 verbunden ist. Der Kanal 87 die Schrauben 75 ersetzen. Wenn andererseits grösteht mit einem Kanal 88, der längs des Zylinders 69 ßere Futterbetätigungskräfte erforderlich werden, verläuft, in Verbindung. Der Zylinder 67 weist einen lassen sich ein oder mehrere Zusatzzylinder und KoI-Längskanal 39 auf, der mit dem Kanal 88 verbunden 55 ben zwischen die Zylinder 69 und die Endkappe 74 ist und in einer Öffnung 90 endet, die in den der einlegen, und es können länger als die Schrauben 75 Wand 53 benachbarten Zylinderhohlraum mündet, gehaltene Schrauben zum Anschluß sämtlicher Zylin- und eine entsprechende Öffnung 91 zweigt vom Ka- der aneinander Verwendung finden. Die Hinzufünal 88 ab und ist mit dem Hohlraum des Zylinders gung oder die Fortlassung von Zylindern erfordert 69 in der Nachbarschaft der Endwand 70 verbunden. ⁶° keine Abänderung der Antriebs- oder Betätigungs-

Die Ausbildung und Anordnung der Betätigungs- einrichtungen.

einrichtung 54 ist so getroffen, daß unter Druck ste- Besonders wichtig ist die Zuordnung der Betäti-

hende Flüssigkeit mit Hilfe einer Pumpe od. dgl. von gungseinrichtung 54, der Betätigungsstange 61 und

der Druckmittelquelle über das Rohr 84 durch die der Spindel 9. Wie sich aus vorstehender Beschrei-

drehbare Kupplung 83 und in das Gehäuse 82 läuft 65 bung ergibt, ist die Betätigungseinrichtung 54 aus-

und durch die Öffnung 76 in den Zylinder 69 geför- schließlich auf der Spindel 9 gelagert und reagiert

dert wird. Druckmedium fließt in die Kammer 77 in- ausschließlich mit dieser, um die Hin- und Herbewe-

folge der Ausnehmung 79, und Druckflüssigkeit gung der Betätigungsstange 61 zu bewirken. Im Er-

gebnis bewirkt die Hin- und Herbewegung der Kolben der Betätigungseinrichtung 54 lediglich die Relativbewegung zwischen der Spindel 9 und der Betätigungsstange 61, d. h., daß die Betätigung der Betätigungseinrichtung die Relativbewegung zwischen der Spindel 9 und ihrer Lagerung und Antriebsvorrich-

tung nicht beeinflußt. Folglich sind weder die Lager noch die Antriebsteile irgendeiner Belastung bei Betätigung der Kupplungseinrichtung unterworfen, wodurch Beanspruchungen, Verschleiß oder Außerfluchtgeraten infolge solcher Belastungen verhindert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

409 534/4

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Antriebsvorrichtung für eine drehbar gelagerte und angetriebene Spindel mit einem Futter zur Aufnahme eines Werkstücks oder Werkzeugs, bei 5 der sich durch die als Hohlwelle ausgebildete Spindel eine dieser gegenüber bewegbare Betätigungsstange für das Futter erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Lagerung (15, 16) der Spindel (9) im Maschinengehäuse (8) fliegend ausgebildet ist und sich der vorstehende, hintere Teil der Spindel (9) in koaxialer Lage durch eine Hohlwelle (40) hindurch erstreckt, die drehbar in Gehäuseteilen (2, 3) gelagert und angetrieben ist und die an ihrem von der Spindellagerung entfernten Ende über eine an sich bekannte flexible Kupplungseinrichtung (46) mit der benachbarten Wand (53) einer auf dem freien Ende der Spindel (9) befestigten Betätigungseinrichtung (54) für die Betätigungsstange (61) verbunden ist, deren vom Futter (10) entfernt gelegenes Ende mit einem Verschiebemechanismus (65, 66, 67; 69, 72, 73) innerhalb der Betätigungseinrichtung (54) verbunden ist.

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