DE1552406C3 - Klemmeinrichtung für die Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

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sie nachfolgend für einen Spindelkopf einer kombi- verteilt andrückt. Eine Verschiebung des Ringkol-

nierten Horizontalbohr- und Fräsmaschine beschrie- bens nach links, gesehen in Fig. 1, löst die Verkei-

ben. lungswirkung auf die Einspannsegmente, wodurch

Die dargestellte Maschine besitzt einen Spindel- die Spindel frei wird und sich axial in bezug auf die

kopf ,4 mit einem Rahmen 10, in dem eine Spindel- 5 Gleithülse bewegen kann.

hülse 12 durch axial voneinander in Abstand befind- Der Ringkolben 27 besitzt zwei konzentrische

liehe Kegellager 14 drehbar gelagert ist, von denen Wandabschnitte 40, 42, die sich axial in Richtung

nur das vordere gezeigt ist. Die Arbeitsspindel 16 auf das hintere Ende der Spindel von der einen Seite

wird innerhalb der Spindelhülse 12 durch zwei von- der ringförmigen Kolbenvorderfläche 44 aus erstrekeinander 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 ge- am Kolben vorbei wird durch herkömmliche Dich-

eignete nicht gezeigte Vorrichtung an sich bekannter tungsringe 41 und 43 verhindert, die im Ringkolben

Art befestigt werden. Der Vorschub und der Rück- 27 angeordnet sind.

lauf des Werkzeugs zum bzw. vom Werkstück kann 20 Die Ringkammer 35 weist bei der in F i g. 1 bis 3 durch axiale Hin- und Herbewegung der Werkzeug- dargestellter! Ausführungsform einen Teil 48 auf, der spindel mittels eines hierfür geeigneten (nicht gezeig- die hintere und die der Arbeitsspindel zugekehrte ten) Mechanismus am hinteren oder linken Ende des kurze Wand der Ringkammer bildet. Der Teil 48 be-Spindelkopfes bewirkt werden. Die Drehung des findet sich in einer Öffnung im vorderen Ende der 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 üa meiden. Dies geschieht durch die Klemmeinrichtung, Fig. 1 bis3 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 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 Auswärtsbiegung, 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

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ein wirksames Mittel zum Festspannen der Arbeits- Ringkolben 27 beaufschlagen kann. Das Druckmittel

spindel an der Spindelhülse darstellt und was ein drängt den Ringkolben 27, gesehen in F i g. 1, entge-

Rattern verhindert, wenn sich die Teile in zusam- gen der Belastung der Feder Sl um einen Teilbetrag

mengespanntem Zustand befinden. nach rechts, was eine Verkeilungswirkung auf die

Die Arbeitsspindel wird gegenüber der Spindel- 5 Einspannsegmente 32 zur Folge hat, so daß sie auf hülse dadurch freigegeben, daß der Druckmittel- den Spindelumfang festgespannt werden. Wenn sich druck auf den Ringkolben aufgehoben wird, so daß der Kolben nach rechts bewegt, baut sich ein Druck der elastische Wandteil 52 die Ausgangslage einneh- in der Kolbenkammer 46 auf und wirkt auf den elamen kann, was zur Folge hat, daß die Feder 51 den stischen Wandteil 52, um ihn radial nach außen in Ringkolben 27 nach links bewegt, wodurch die Ver- io Anlage mit der äußeren zylindrischen Wand 48 auskeilungswirkung aufgehoben wird und sich die Ar- zudehnen, so daß der Ringkolben 27 mit der Spinbeitsspindel frei axial zur Spindelhülse bewegen delhülse 12 fest verbunden und dadurch der Einkann, spannvorgang abgeschlossen wird. Zur Freigabe der

Die hydraulische Beaufschlagung des Unken End- Arbeitsspindel wird der Druck in der Kammer 35 teils 47 der Ringkammer 35 und damit des Ringkol- 15 durch eine geeignete Betätigung der Regelorgane bens 27 geschieht durch eine hydraulische Anlage aufgehoben, so daß der elastische Wandteil 52 in am Spindelkopfrahmen 10, von der ein Teil in seine Ausgangslage zurückkehrt und sich der Kolben F i g. 1 gezeigt ist. Eine biegsame Leitung 54 ist an nach links unter der Wirkung der Feder 51 bewegen einem radialen Kanal 56 im Spindelkopfrahmen 10 kann. Hierdurch wird der Druck auf die Einspannangeschlossen. Der Kanal 56 steht mit einem Ring- 20 segmente 32 aufgehoben und die Arbeitsspindel 16 kanal 58 um den Umfang eines Druckzwischenstücks kann sich in bezug auf die Spindelhülse axial be-60 in Verbindung, das vorzugsweise feststehend ist wegen.

und um die Spindelhülse 12 und zwischen dem Rah- Die beschriebene Anordnung ermöglicht ein ramen 10 und der Spindelhülse angeordnet ist. Der sches Ein- und Ausbauen der Spannzange, so daß sie Ringkanal 58 steht mit einem Kanal 62 in Verbin- 25 zum Auswechseln und/oder zur Instandsetzung entdung, der sich durch das Druckzwischenstück 60 er- fernt werden kann. Die Spannzange ist mit der Spinstreckt und in einen weiteren Ringkanal 64 mündet, delhülse durch eine Schnelltrennkupplung verbunder seinerseits mit einem Kanal 66 in Verbindung den, die eine Anzahl von Keilelementen 70 aufweist, steht, der sich durch die Spindelhülse 12 erstreckt welche um den Umfang dar Spannzange 28 angeord- und im Endteil 47 der Ringkammer 35 durch eine 30 net sind, die mit einer Reihe Keilelemente 72 zusam-Öffnung 68 im Teil 48 mündet, der die hintere Wand menwirkt, welche um die Innenfläche bzw. den Inder Ringkammer 35 bildet. Diese Verbindung ermög- nenumf ang des Teils 48 (F i g. 1 bis 3) angeordnet licht eine ständige Druckmittelbeaufschlagung der sind, oder mit der Spindelhülse (Fig. 4) aus einem Kammer 35 während der Drehung der Spindel in be- Stück bestehen. Während des Einbaus der Spannpazug auf das Druckzwischenstück 60 und den Rahmen 35 trone werden die Keilelemente 70 auf die Öffnungen 10. zwischen den Keilelementen 72 ausgerichtet, so daß

Wenn die Arbeitsspindel an der Spindelhülse fest- die Keilelemente 70 durch diese hindurchtreten kön-

gespannt werden soll, was sowohl geschehen kann, nen, und die Spannpatrone wird dann um einige während sich Arbeitsspindel und die Spindelhülse Grad gedreht, um zumindest eine teilweise Fluchtung

drehen, als auch, wenn sich diese Teile im Stillstand 40 der Keilelemente 70 und 72 zu erhalten, welche eine befinden, beispielsweise vor der Bearbeitung eines axiale Auswärtsbewegung der Spannzange verhin-Werkstücks, werden Regelorgane betätigt, damit dem. Bei der dargestellten Anordnung sind der Ring-Druckmittel durch das Leitungssystem 54, 56, 58, kolben 27, die Teile 48, 49 und die Feder 51 leicht 62, 64, 66, 68 in die Kammer 35 eindringen und den auswechselbar, wenn der Teil 49 entfernt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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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 1 364 677 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 erfinrer 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 |

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 II-II nach zur Buchse bewegt werden soll, zum Beispiel wäh- Fig. 1,

rend bestimmter Fräsarbeiten, wurde festgestellt, daß Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-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