DE1552406B2 - Klemmeinrichtung für die Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

sie nachfolgend für einen Spindelkopf einer kombinierten Horizontalbohr- und Fräsmaschine beschrieben.

Die dargestellte Maschine besitzt einen Spindelkopf^ mit einem Rahmen 10, in dem eine Spindelhülse 12 durch axial voneinander in Abstand befindliche Kegellager 14 drehbar gelagert ist, von denen nur das vordere gezeigt ist. Die Arbeitsspindel 16 wird innerhalb der Spindelhülse 12 durch zwei von-

am Kolben vorbei wird durch herkömmliche Dichtungsringe 41 und 43 verhindert, die im Ringkolben 27 angeordnet sind.

Die Ringkammer 35 weist bei der in F i g. 1 bis 3 dargestelltem Ausführungsform einen Teil 48 auf, der die hintere und die der Arbeitsspindel zugekehrte kurze Wand der Ringkammer bildet. Der Teil 48 befindet sich in einer Öffnung im vorderen Ende der

verteilt andrückt. Eine Verschiebung des Ringkolbens nach links, gesehen in Fig. I₃ löst die Verkeilungswirkung auf die Einspannsegmente, wodurch die Spindel frei wird und sich axial in bezug auf die Gleithülse bewegen kann.

Der Ringkolben 27 besitzt zwei konzentrische Wandabschnitte 40, 42, die sich axial in Richtung auf das hintere Ende der Spindel von der einen Seite der ringförmigen Kolbenvorderfläche 44 aus erstrek-

einander in Abstand befindliche Gleithülsen 18 gela- io ken. Die beiden Wandabschnitte 40 und 42 bilden gert, von denen aber nur die vordere gezeigt ist. Die mit der Kolbenvorderfläche 44 eine Druckmittelkam-Arbeitsspindel 16 dreht sich mit der Spindelhülse 12, mer 46, die in den hinteren Teil 47 der Ringkammer sie ist jedoch in bezug auf diese axial verschieblich, 35 mündet, in der sich der Ringkolben 27 hin- und wobei ein Keil an der Spindelhülse befestigt ist und herbewegt. Die Wandabschnitte 40 und 42 des Kolin eine Keilnut 20 in der Arbeitsspindel 16 eingreift. 15 bens liegen gleitbar an den benachbarten Wänden Ein Werkzeug kann am vorderen oder rechten der Ringkammer an. Ein Austreten des Druckmittels Ende der Spindel, gesehen in Fig. 1, durch eine geeignete nicht gezeigte Vorrichtung an sich bekannter
Art befestigt werden. Der Vorschub und der Rücklauf des Werkzeugs zum bzw. vom Werkstück kann 2°
durch axiale Hin- und Herbewegung der Werkzeugspindel mittels eines hierfür geeigneten (nicht gezeigten) Mechanismus am hinteren oder linken Ende des
Spindelkopfes bewirkt werden. Die Drehung des

Werkzeugs bzw. der Arbeitsspindel geschieht durch 25 Spindelhülse und wird in dieser durch einen äußeren einen (nicht gezeigten) Antrieb. Teil 49 gehalten, der die vordere und die von der Ar-

Für viele Arbeiten werden die Spindelhülse 12 und beitsspindel abgekehrte lange Wand der Ringkammer die Arbeitsspindel 16 gedreht und die Arbeitsspindel 35 bildet. Der Teil 49 ist an der Spindelhülse durch 16 wird axial mit Bezug auf die Buchse bewegt, um geeignete Befestigungsmittel befestigt, wodurch zuihr einen Vorschub zum Werkstück mitzuteilen. Der- 30 mindest der Teil 49 fest mit der Spindelhülse verbunartige Arbeiten sind Bohr- und Fräsarbeiten, bei de- den ist.

nen das Werkstück feststehend ist und das sich dre- . Gegebenenfalls kann die Ringkammer 35 unmithende Werkzeug axial dem Werkstück zugeführt telbar in der Spindelhülse ausgebildet sein und die wird. Bei Arbeiten, bei welchen die Spindel nicht Teile 48, 49 können mit Ausnahme desjenigen Teils, axial zur Buchse bewegt wird, z. B. bei gewissen 35 der die vordere Endwand der Ringkammer 35 bildet, Fräsarbeiten, ist es wünschenswert, die Spindel an weggelassen werden. Eine solche Anordnung ist in der Buchse festzuklemmen, um ein Rattern zu ver- F i g. 4 dargestellt, in welcher die Teile, die denen in meiden. Dies geschieht durch die Klemmeinrichtung, F i g. 1 bis 3 identisch sind, die gleichen Bezugszifdie allgemein mit B bezeichnet ist, die so betätigbar fern haben, jedoch mit einem Strich versehen sind, ist, daß sie die Arbeitsspindel an der Spindelhülse si- 40 Diese Anordnung zeigt eine Endplatte 50, die die chert, ohne die Spindeldrehung zu behindern. Die vordere Endwand der Ringkammer 35 bildet. Klemmeinrichtung B besitzt eine Spannzange 24, die Der Ringkolben 27 bewegt sich unter der Wirkung

mit der Arbeitsspindel durch einen druckmittelbetä- des Druckmittels in der Einspannrichtung, d. h. gesetigten Motor 26 mit einem Ringkolben 27 verspannt hen in Fig. 1, nach rechts, so daß sich der Ringkolwird. Die Spannzange 24 ist zwischen der Arbeits- 45 ben um einen kleinen Betrag entgegen der Kraft spindel und dem Ringkolben 27 des Motors 26 an- einer Federscheibe 51 bewegt, die zwischen den eingeordnet und besitzt ein ringförmiges Element 28, ander gegenüberliegenden Enden des Ringkolbens 27 welches die Spindel umgibt und mehrere sich axial und der Ringkammer 35 angeordnet ist. Diese Beweerstreckende elastische Finger 30 aufweist, bei der gung reicht aus, die Einspannsegmente 32 mit dem dargestellten Ausführungsform zwölf, die sich axial 50 Spindelumfang zu verklemmen. Die Einspannwirvon dem ringförmigen Element 22 aus in Richtung kung, die die Arbeitsspindel an der Spindelhülse siauf das Ende der Arbeitsspindel hin erstrecken. Die chert, wird durch die Sicherung des Ringkolbens 27 freien Enden der Finger 30 weisen je ein prismenför- in der Spindelhülse ergänzt. Die Sicherungs- oder miges Einspannsegment 32 auf, das am Umfang der Bindewirkung zwischen dem Ringkolben und der Arbeitsspindel anliegt und durch Betätigung des 55 Spindelhülse wird über den Teil 49 durch einen ela-Ringkolbens die Arbeitsspindel festklemmt. stischen Wandteil 52 bewirkt, der vorzugsweise ring-

Der Ringkolben 27 ist in einer Ringkammer 35 förmig und dünner als die übrige Kolbenwand ist hin- und herbeweglich angeordnet, wobei die Ring- und der demzufolge bei einem bestimmten Druckkammer eine der Spannzange 24 zugekehrte offene mitteldruck in der Kolbenkammer 46 radial nach Seite hat, in die die Einspannsegmente 32 hineinra- 60 außen in Anlage an die Innenwand des Teils 49 gegen. Der Ringkolben besitzt eine kegelige Fläche 36 langt. Das Spiel zwischen dem elastischen Wandteil an seinem rechten Ende, die die kegeligen Flächen und dem Teil 49 ist sehr gering und deshalb ist das 38 an den anliegenden Einspannsegmenten 32 um- Ausmaß der Auswärfsbiegung, die erforderlich ist, gibt und diesen entspricht. Eine Verschiebung des um den Ringkolben in der Spindelhülse festzulegen, Ringkolbens 27 nach rechts, gesehen in Fig. 1, er- 65 sehr klein. Wenn die Einspannung abgeschlossen ist, zeugt eine Verkeilungswirkung zwischen den kegeli- sind die Arbeitsspindel 16, die Einspannsegmente 32, gen Flächen 36 und 38, was die Einspannsegmente der Ringkolben 27, die Teile 48, 49 und die Spindel-32 radial gegen die Arbeitsspindel an deren Umfang hülse 12 miteinander verspannt oder verklemmt, was

ein wirksames Mittel zum Festspannen der Arbeitsspindel an der Spindelhülse darstellt und was ein Rattern verhindert, wenn sich die Teile in zusammengespanntem Zustand befinden.

Die Arbeitsspindel wird gegenüber der Spindelhülse dadurch freigegeben, daß der Druckmitteldruck auf den Ringkolben aufgehoben wird, so daß der elastische Wandteil 52 die Ausgangslage einnehmen kann, was zur Folge hat, daß die Feder 51 den Ringkolben 27 nach links bewegt, wodurch die Verkeilungswirkung aufgehoben wird und sich die Arbeitsspindel frei axial zur Spindelhülse bewegen kann.

Die hydraulische Beaufschlagung des linken Endteils 47 der Ringkammer 35 und damit des Ringkolbens 27 geschieht durch eine hydraulische Anlage am Spindelkopf rahmen 10, von der ein Teil in F i g. 1 gezeigt ist. Eine biegsame Leitung 54 ist an einem radialen Kanal 56 im Spindelkopfrahmen 10 angeschlossen. Der Kanal 56 steht mit einem Ringkanal 58 um den Umfang eines Druckzwischenstücks 60 in Verbindung, das vorzugsweise feststehend ist und um die Spindelhülse 12 und zwischen dem Rahmen 10 und der Spindelhülse angeordnet ist. Der Ringkanal 58 steht mit einem Kanal 62 in Verbindung, der sich durch das Druckzwischenstück 60 erstreckt und in einen weiteren Ringkanal 64 mündet, der seinerseits mit einem Kanal 66 in Verbindung steht, der sich durch die Spindelhülse 12 erstreckt und im Endteil 47 der Ringkammer 35 durch eine Öffnung 68 im Teil 48 mündet, der die hintere Wand der Ringkammer 35 bildet. Diese Verbindung ermöglicht eine ständige Druckmittelbeaufschlagung der Kammer 35 während der Drehung der Spindel in bezug auf das Druckzwischenstück 60 und den Rahmen 10.

Wenn die Arbeitsspindel an der Spindelhülse festgespannt werden soll, was sowohl geschehen kann, während sich Arbeitsspindel und die Spindelhülse drehen, als auch, wenn sich diese Teile im Stillstand befinden, beispielsweise vor der Bearbeitung eines Werkstücks, werden Regelorgane betätigt, damit Druckmittel durch das Leitungssystem 54, 56, 58, 62, 64, 66, 68 in die Kammer 35 eindringen und den Ringkolben 27 beaufschlagen kann. Das Druckmittel drängt den Ringkolben 27, gesehen in F i g. 1, entgegen der Belastung der Feder 51 um einen Teilbetrag nach rechts, was eine Verkeilungswirkung auf die Einspannsegmente 32 zur Folge hat, so daß sie auf den Spindelumfang festgespannt werden. Wenn sich der Kolben nach rechts bewegt, baut sich ein Druck in der Kolbenkammer 46 auf und wirkt auf den elastischen Wandteil 52, um ihn radial nach außen in ίο Anlage mit der äußeren zylindrischen Wand 48 auszudehnen, so daß der Ringkolben 27 mit der Spindelhülse 12 fest verbunden und dadurch der Einspannvorgang abgeschlossen wird. Zur Freigabe der Arbeitsspindel wird der Druck in der Kammer 35 durch eine geeignete Betätigung der Regelorgane aufgehoben, so daß der elastische Wandteil 52 in seine Ausgangslage zurückkehrt und sich der Kolben nach links unter der Wirkung der Feder 51 bewegen kann. Hierdurch wird der Druck auf die Einspannsegmente 32 aufgehoben und die Arbeitsspindel 16 kann sich in bezug auf die Spindelhülse axial bewegen.

Die beschriebene Anordnung ermöglicht ein rasches Ein- und Ausbauen der Spannzange, so daß sie zum Auswechseln und/oder zur Instandsetzung entfernt werden kann. Die Spannzange ist mit der Spindelhülse durch eine Schnelltrennkupplung verbunden, die eine Anzahl von Keilelementen 70 aufweist, welche um den Umfang der Spannzange 28 angeordnet sind, die mit einer Reihe Keilelemente 72 zusammenwirkt, welche um die Innenfläche bzw. den Innenumfang des Teils 48 (F i g. 1 bis 3) angeordnet sind, oder mit der Spindelhülse (F i g. 4) aus einem Stück bestehen. Während des Einbaus der Spannpatrone werden die Keilelemente 70 auf die Öffnungen zwischen den Keilelementen 72 ausgerichtet, so daß die Keilelemente 70 durch diese hindurchtreten können, und die Spannpatrone wird dann um einige Grad gedreht, um zumindest eine teilweise Fluchtung der Keilelemente 70 und 72 zu erhalten, welche eine axiale Auswärtsbewegung der Spannzange verhindern. Bei der dargestellten Anordnung sind der Ringkolben 27, die Teile 48, 49 und die Feder 51 leicht auswechselbar, wenn der Teil 49 entfernt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

einrichtung bekannt, die aus einem an der Buchse

Patentanspruch· angebrachten Ring besteht, der um die Spindel liegt

und elastisch verformbar ist, um den Klemmeffekt zu bewirken. Der Ring ist an der Buchse axial ver-

Klemmeinrichtung für die Arbeitsspindel einer 5 schiebbar, und zwar unter der Einwirkung eines Werkzeugmaschine, bei der die Arbeitsspindel in Druckmediums. Die Buchse und der Ring haben zueiner Spindelhülse axial verschiebbar und von sammenwirkende kegelige Flächen, welche die elastider Spindelhülse drehantreibbar gelagert und sehe Verformung des Ringes bei Axialverschiebung mittels einer in der Spindelhülse angeordneten bewirken. Bei dieser bekannten Anordnung muß Spannzangen-Einrichtung mit an ihrer Außen- io aber durch die Axialverschiebung des Ringes die fläche kegelig ausgebildeten Spannzange, gegen- Spindel axial aus ihrer voreingestellten Lage verschoüber der Spindelhülse zentriert festklemmbar ist, ben werden, so daß die einmal eingestellte Lage nicht wofür die Spannzange mittels eines in einem in beibehalten wird.

der Spindelhülse angeordneten Zylinder gleitba- Aus der französischen Patentschrift 1364 677 ist

ren und druckmittelbeaufschlagbaren Ringkol- 15 eine Spannzangenausbildung bekannt, bei der die bens durch eine axiale Relativbewegung zwischen einzelnen Spannelemente in der Axialrichtung festihrer kegeligen Außenfläche und einer entspre- gelegt sind, während sie in im wesentlichen radialer chend kegeligen Gegenfläche betätigbar ist, da- Richtung dadurch beaufschlagt werden, daß sie eine durch gekennzeichnet, daß die Spann- kegelige Außenumfangsfläche haben, auf die eine entzange (24) in der Spindelhülse (12) axial unbe- 20 sprechend geformte Kegelfläche aufgeschoben werden weglich angeordnet ist, und die kegelige Gegen- kann.

fläche (36) an der Innenfläche des Ringkolbens Es ist die der vorliegenden Erfindung zugrunde lie-

(27) angeordnet ist, wie bei Spannzangen-Ein- gende Aufgabe, eine Klemmeinrichtung der eingangs richtungen bekannt und daß die vergleichsweise genannten Art zu schaffen, bei der eine Axialverdünn ausgebildete äußere Wandung (52) des hohl 25 Schiebung der Spindel beim Klemmvorgang nicht ausgebildeten Ringkolbens (27) infolge Druckan- auftritt, wobei gleichzeitig eine vollständig starre stieges nach Schließen der Spannzange (24) in- Verbindung zwischen der Spindel und der mit dieser nerhalb des Ringkolbens (27) gegen die Innen- umlaufenden Buchse auch im Bereich der Klemmung fläche des Zylinders (35) anpreßbar ist. erhalten werden soll.

30 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spannzange in der Spindelhülse axial unbeweglich angeordnet ist und die kegelige Gegen-

fläche an der Innenfläche des Ringkolbens angeordnet ist, wie bei Spannzangeneinrichtungen bekannt, 35 und daß die vergleichsweise dünn ausgebildete äußere Wandung des hohl ausgebildeten Ringkolbens

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klemmein- infolge Druckanstieges nach Schließen der Spannrichtung für die Arbeitsspindel einer Werkzeugma- zange innerhalb des Ringkolbens gegen die Innenschine, bei der die Arbeitsspindel in einer Spindel- fläche des Zylinders anpreßbar ist.
hülse axial verschiebbar und von der Spindelhülse 40 Da der Kolben innerhalb der Buchse axial verdrehantreibbar gelagert und mittels einer in der Spin- schieblich ist, kann er durch seine Axialverschiebung delhülse angeordneten Spannzangeneinrichtung mit in Richtung auf die Spannzange mit Hilfe der Kegelan ihrer Außenfläche kegelig ausgebildeten Spann- flächen die Spannzange in Eingriff mit der Spindel zange, gegenüber der Spindelhülse zentriert fest- bringen, doch ist dadurch die Spannzange mit dem klemmbar ist, wofür die Spannzange mittels eines in 45 sie umgebenden Ringkolben noch nicht mit der einem in der Spindelhülse angeordneten Zylinder Buchse im Bereich der Einspannung verkeilt, so daß gleitbaren und druckmittelbeaufschlagbaren Ringkol- diese Tatsache die Neigung der Spindel zum »Ratbens durch eine axiale Relativbewegung zwischen ih- tern« begünstigen könnte. Dies wird bei der erfinr rer kegeligen Außenfläche und einer entsprechend dungsgemäßen Ausbildung der Klemmeinrichtung kegeligen Gegenfläche betätigbar ist. 5° vermieden, da der Hohlkolben sich seinerseits gegen-

Werkzeugmaschinen mit einer Werkzeugspindel, über der Buchse abstützt, da sich die dünne Wand die mit einer kraftgetriebenen Hülse oder Buchse infolge ihrer Verformbarkeit an die Innenwand des gleitbar verkeilt ist, sind bekannt. Derartige Werk- Zylinders anlegt.

zeugmaschinen sind für ihren Zweck gut geeignet, Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung

wenn die Spindel axial mit Bezug auf die Hülse oder 55 ist an Hand der Zeichnungen beschrieben. In diesen Buchse im Betrieb bewegt werden soll, beispielsweise zeigt j

für Bohrarbeiten, während welcher das Werkstück F i g. 1 einen senkrechten Schnitt des Vorderteils

feststehend ist und ein sich drehendes Werkzeug, das eines Spindelkopfes mit einer erfindungsgemäßen mit der Spindel verbunden ist, axial dem Werkstück Klemmeinrichtung,

zugeführt wird. Wenn jedoch die Spindel nicht axial 60 F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II nach zur Buchse bewegt werden soll, zum Beispiel wäh- Fig. 1,

rend bestimmter Fräsarbeiten, wurde festgestellt, daß F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie HI-III in

ein unerwünschtes »Rattern« stattfindet, das für Prä- F i g. 1 und
zisionsarbeiten nicht geduldet werden kann. F i g. 4 eine Teilschnittansicht einer anderen Aus-

Zur Vermeidung dieses »Ratterns« ist es bekannt, 65 führungsform der Erfindung.

die Spindel gegen die Spindelbuchse mittels einer Obwohl für die Erfindung verschiedene Ausfüh-

Klemmeinrichtung festzulegen. So ist aus der USA.- rungsformen möglich sind und diese auf verschiedene Patentschrift 3 103 144 eine gattungsgemäße Klemm- Arten von Werkzeugmaschinen anwendbar ist, wird