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Druckmittelzuführungsvorrichtung für pneumatisch betätigte Maschinen
mit beweglichen Teilen Die Erfindung betrifft eine einfache und zweckmässige Ausführung
einer Druckmittelzuführungsvorrichtung für pneumatisch betätigte Maschinen mit beweglichen
Teilen, insbesondere für Werkzeugmaschinen, mit einem stationären Druckmittelzuführungsring,
der in einer von den rotierenden Vorrichtungsteilen gebildeten Einschnürung liegt
und an einem Druckmittelanschlussstück befestigt ist.
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Derartige Vorrichtungen finden beispielsweise Verwendung für die Betätigung
von Einspannorganen bei drehbaren Spindeln. Die meisten der bekannten Vorrichtungen
dieser Art verwes nderr--hydraulisch betätigte @Einrichtüngen, welche keine hohen
Umdrehungsgeschwindigkeiten zulassen und auch nicht elastisch genug sind.
So
sind beispielsweise Druckmittelzuführungen bekannt, wobei gin .- .: . .. -.: Ring
oder eine Hülse fest mit dem Druckmittelanschluss verbunden ist und einen integrierenden,
festen Bestandteil des, Ständers der . Maschine bildet. Zur Justierung des stationären-Ringes
werden besondere Rollenlager hoher Präzision verwendet, welche eine exakte Zentrierung
und Abstützung gewährleisten und zwischen dem feststehenden Führungsring und den
rotierenden Teilen ein Spiel von 0,01 mm zulassen.
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Es wurde nun gefunden, dass die Druckmittelzuführungen bei derartigen
Maschinen, insbesondere die Justierung des Zuführungsringes, wesentlich einfacher
und konstruktiv unkomplizierter ausgebildet werden können, wobei Umfangsgeschwindigkeiten
von 1500-m%Min. , entsprechend 90 km/h, erreicht werden, was mit den Rollenlagern
bekannter Vorrichtungen, wenn überhaupt, nur sehr schwierig und unter starker Beanspruchung
der Rollen möglich ist.
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Eine solche Druckmittelzuführungsvorrichtung ist hierzu erfindungsgemäss
dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmittelzuführungsring mit dem daran befestigten
Druckmittelanschlussstück ein von den übrigen Teilen des Ständers der Vorrichtung
unabhängiges Bauteil. bildet und durch axiale und radiale Einstellung einer das
Anschlussstück haltenden Befestigungsplatte relativ zu den rotierenden Teilen der
Vorrichtung ohne zusätzliche Zentrier- und Dichtungsorgane justierbar ist.
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Hierbei wurde darüber hinaus .in überraschender Weise festgestellt,
dass ein so geringes Spiel von beispielsweise 0,01 mm zwischen dem Zuführungsring
und den rotierenden Teilen nicht erforderlich ist, da auch bei einem grösseren Spiel
die Druckwittelleckverluste praktisch vernachlässigbar sind. Dieser nicht voraussehbare
Vorteil kann darauf zurückgeführt werden,-dass die mit dem Spindelumfang in
Berührung
stehende bzw. durch ein Luftkissen getrennte Innenfläche des Zuführungsringes verhältnismässig
gross ist. Bei schneller Rotation der Spindel werden die mit einem Oelnebel vermischten
Luftmoleküle im Ringspalt zwischen der Spindel und dem Zuführungsring mitgerissen
und erreichen eine hohe Umfangsgeschwindigkeit, wodurch eine "Selbstdichtung« der
mit Druckluft gespeisten Vorrichtung stattfindet. Dieser ausserordentlich günstige
Effekt wurde bisher von der Fachwelt weder erkannt noch bei den bisher bekannten
Maschinen dieser Art ausgenutzt.
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Die mit den erfindungsgemässen Konstruktionsmerkmalen erhaltenen Ergebnisse
sind ausserordentlich zufriedenstellend und es konnte im Gegensatz zu den Voraussagen
von Fachleuten kein Festfressen bei den im praktischen Betrieb befindlichen
Maschinen beobachtet
werden.
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Die beweglichen Teile, welche mit Reibung an dem Ring laufen,
bestehen vorzugsweise aus einem Stahl mit einer Härte von min-destens
600 Rockwell.
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Als Material für den Ring verwendet man vorzugsweise
Bronze oder chrom- oder manganhältigen Kugellagerstahl.
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Die aufeinandergleitenden Berührungsflächen müssen sehr sorgfältig
bearbeitet und so glatt wie möglich poliert sein.
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In der beigefügten Zeichnung ist ein Schnitt durch eine beispielsweise
Ausführungsform der Erfindung dargestellt. -- - `--Hiernach ist in einem
Spindelstock S mit kreisförmigem Innenquerschnitt auf Kugellagern 26 und
27 eine Hohlspindel drehbar gelagert,
welche aus den beweglichen
Teilen 1,2,2',3,3' besteht. Diese verschiedenen Teile 1, 2, 2', 3, 3' der Hohlspindel
werden mittels Schrauben 4 und 5 zusammengehalten.
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Diese Hohlspindel enthält eine Führungshülse 33, auf welcher die beiden
Kolben 30 und 31 verschiebbar angeordnet und aussen von den Teilen 2 und 2` der
Spindel geführt werden. Die Hülse 33 weist ferner einen Flansch 40 auf, welcher
aus einem Stück an dieser Hülse angearbeitet ist und den Zylinder des Kolbens 30
abschliesst, während der Zylinder des Kolbens 31 durch den Teil 1 verschlossen wird.
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Die Kolben 30 und 31 sind in der Zeichnung in Arbeitsstellung dargestellt,
wobei Druckluft durch die Zuleitung 9, den Luftzuführungsring 8 und die Kanäle 6
in die Zylinder 34 eingeleitet wird. Die Kolben 30 und 31 sind an ihren äusseren
Enden konisch ausgebildet und wirken hiermit bei einer Bewegung in Richtung der
Pfeile A und A' auf Einspannorgane 35 ein, welche hier aus zwei JAKOB'schen Zangen
bestehen, welche das Werkstück festhalten. Die Einspannung kann sowohl bei haltender
als auch bei drehender Maschine erfolgen. Sobald die Einwirkung der Druckluft aufhört,
werden die Kolben durch Rückholfedern 32 wieder nach rückwärts bewegt.
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Die miteinander verbundenen Teile 1 und 33 weisen eine ringförmige
Einschnürung 10 auf, in welcher der Ring 8 zur Zuführung und Verteilung von Druckluft
angeordnet ist. Dieser Ring 8 besteht aus Bronze und seine Reibungsflächen besitzen
eine Härte von mindestens 600 Rockwell. Das radiale Spiel des Ringes 8 beträgt
etwa 20 Mikron, während sein axiales Spiel etwa 25 Mikron beträgt, Der Ring ist
auf seiner Innenfläche mit einer Ringnut 12 versehen, welche gegenüber einer Auskehlung
7 angeordnet ist. In diese
Auskehlung 7 münden die Kanäle 6 sowie
der achsparallele Schmierkanal 14, wodurch eine zusätzliche Schmierung des Ringes
mittels eines in der zugeführten Druckluft enthaltenden Oelnebels erfolgt. Der Ring
8 besitzt ferner eine radiale Bohrung, welche mit dem Anschluss 9 der Druckluftzuleitung
in Verbindung steht.
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Die axiale und radiale Belastung des Ringes 8 während der Umdrehung
der Spindel ist nun dadurch fast Null, dass der Ring erfindungsgern.äss in einer
genau eingerichteten Lage von dem Druckluftanschluss 9 unabhängig von den festen
Ständerteilen gehalten wird. Die Lage des Druckluftanschlusses 9 und. damit die
Lage des Ringes wird hierzu mittels einer verstellbaren Befestigungsplatte 38 festgelegt,
welche einen zylindrischen Teil zur Führung des Druckluftanschlusses 9 aufweist
und mittels Schrauben 39 an dem Spindelgehäuse verschraubt ist. Da die genaue Einstellung
des Ringes allein mit der Befestigungsplatte 38 während des Betriebes der Maschine
schwierig ist, wird eine Hülse 37' aus geschmeidigem Kunststoff zwischen dem zylindrischen
Teil der Befestigungsplatte 38 und dem Druckluftanschluss 9 vorgesehen. Dieses geschmeidige
Material nimmt Ueberbelastungen des Ringes 8 auf, die infolge Unregelmässigkeiten
und Unwuchten der drehenden Teile auftreten können.
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Die zugeführte Druckluft, welche einen Nebel aus Schmieröl enthält,
tritt durch den Anschluss 9 in die Ringnut 12 ein und gelangt in der Hauptsache
durch die Auskehlung 7 und die Kanäle 6 in die Zylinder 34, wodurch die Kolben 30
und 31 betätigt werden. Ein nur ganz. geringer Teil hiervon strömt durch den Kanal
14 und bewirkt die Schmierung des Ringes B.
Man kann ferner die
Kolben mit einer oder mehreren Aussennuten -36 versehen, welche die vorderen und
rückseitigen Flächen der Kolben 30 und 31 verbinden. Hierdurch kann der in der Druckluft
enthaltende Oelnebel durch die Kanäle 37 bis zu den Kugellagern 26 und 27 gelangen,
so dass auch diese hierdurch geschmiert werden.
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Durch die Ausbildung der Kolben 30 und 31 mit einem durch eine zylindrische,
konische Bohrung verlängerten Flansch kann das für eine Verschiebung der Kolben
erforderliche Spiel zwischen dem Aussenumfang der Kolben und den Teilen 2 eingestellt
werden. Sobald nämlich die Kolben mit Druckluft beaufschlagt werden und auf die
Einspannorgane 35 einwirken, erfolgt eine leichte, elastische Spreizung der konischen
Teile der Kolben, weiche sich bis zu dem Flansch des Kolbens fortsetzt, wodurch
der Kolben gegen die Bohrung
der Teile 2 gepresst und eine gute Abdichtung
erzielt wird, die Druckluftverluste weitgehend vermeidet.
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Vorrichtungen der beschriebenen Art können mehr als zehntausend Stunden
laufen, ohne dass irgendwelche Zerstörungen an dem Ring 8
oder an der Spindel
festzustellen sind.