DE1602825B2 - Vorrichtung zur loesbaren befestigung eines spannfutters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur lösbaren Befestigung eines Spannfutters an der hohlzylindrischen umlaufenden Spindel einer Werkzeugmaschine mit einer Zentrierung für das Spannfutter an der Spindel und einem in der Spindel angeordneten, das Spannfutter an einer Planfläche der Spindel anpressenden Zugglied (CH-PS 2 90 376). Das Zugglied bei der bekannten Einrichtung ist eine Überwurfmutter, die mit ihrem Gewinde auf das Außengewinde des Spindelkopfes aufgeschraubt ist und die mit einem Innenbund in seitliche Ausnehmungen von Zapfen eingreift, die von der Rückseite des Futters vorstehen und durch den Spindelkopf hindurchreichen. Einerseits kann die Wirksamkeit der Befestigung durch Fremdkörper in den Gewindegängen beeinträchtigt werden. Andererseits ist das exakte Anfassen der Überwurfmutter an den Stiften wegen der Undefinierten Stellung der Gewindegänge zueinander nicht zu erreichen. Wenn die Stifte nicht gleichmäßig angezogen werden, wirkt sich das nachteilig auf das Drehbild der Maschine aus.

Es ist deshalb gebräuchlich (GB-PS 5 67 504), ein Futter mit einem Kegel zu versehen und es mit einem Zugglied, das in dem Ende des Kegels mit einem Bajonettverschluß eingehängt ist, in einen Hohlkegel in der Spindel hineinzuziehen. Zur Übertragung großer Drehbeanspruchungen ist die kegelige Spindel nicht

geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur lösbaren Befestigung eines Spannfutters so einzurichten, daß das Futter von einem Zugglied in eine exakte Stellung gebracht wird, in der es mit großer Kraft und gleichmäßig festgehalten wird, auch wenn beim Drehen große Momente übertragen werden müssen. Dabei ist das Futter nach der Erfindung mit wenigen Handgriffen leicht auswechselbar.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Zentrierung aus einer an sich bekannten Radialstirnverzahnungskupplung besteht, deren einer Kupplungsteil mit der Spindel und deren anderer Kupplungsteil mit dem Spannfutter verbunden ist, und daß das Zugglied, das in an sich bekannter Weise als Stange ausgebildet ist, am Kopfende mit einer Außenkeilverzahnung und der Kupplungsteil mit einer entsprechenden Innenkeilverzahnung von jeweils kurzer axialer Länge versehen sind, deren Stirnflächen nach Hindurchführen der Außenkeilverzahnung durch die Innenkeilverzahnung und Verdrehen des Zuggliedes aneinander anpreßbar sind. Die gleichmäßige Verteilung der zahlreichen Keile einer Keilverzahnung über den Umfang läßt ausreichend große Anlageflächen an der Stirnseite der Keilverzahnung entstehen, der Anpreßdruck ist über den gesamten Umfang gleichförmig, und das Auffinden der richtigen Stellung der Radialstirnverzahnungen zwischen Futter und Spindel macht keine Schwierigkeiten.

Vorzugsweise bildet das spindelseitige Ende des Zuggliedes mit dem Inneren der Spindel eine Hydraulik-Kolben-Zylinderanordnung, womit ausreichend hohe Zugkräfte erzeugt werden können.

Das schnelle und sichere Aufsetzen des Futters in der richtigen Stellung wird nach der Erfindung dadurch gewährleistet, daß in der Innenkeilverzahnung des Kupplungsteils und in der Außenkeilverzahnung des Zuggliedes je ein Keil weggelassen ist und in der so entstandenen Lücke der Innenkeilverzahnung des Kupplungsteils ein Anschlag angeordnet ist, der die relative Drehbarkeit der Keilverzahnungen auf eine halbe Teilung einschränkt.

Das Verdrehen des Zuggliedes zum Gegenüberstellen der Stirnseiten der Keilverzahnungen wird durch eine Einrichtung zum Arretieren der Spindel im Spindelstock erleichtert.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es sind
Fig. la, Ib und Ic Abschnitte eines Längsschnittes durch einen Spindelstock mit der erfindungsgemäßen Spannfutterbefestigung,

Fig.2 eine Stirnansicht der Spindel in Richtung des Pfeiles Ain Fig. 1,
F i g. 3 eine Rückansicht des Drehbankfutters,

F i g. 4 ein Schnitt durch das Futter und das Ende der Spindel,

Fig.5 ein Schnitt entlang der Linie 5-5 von Fig. 1 und
F i g. 6 ein Schnitt entlang der Linie 6-6 von F i g. 5.

Die Drehbankspindel 10, die im Spindelstock 14 von Lagern 12, 13 gehalten wird, weist ein Zahnrad 15 auf, das an ihr befestigt ist. Das Zahnrad 15 wirkt zusammen mit einem Zahnrad 16, das über eine Welle 17 mit einem Hauptantrieb (nicht gezeigt) verbunden ist. Das Zahnrad 16 kämmt außerdem mit einem weiteren Zahnrad 18, das durch einen Antrieb (ebenfalls nicht dargestellt) angetrieben wird. Zur Steuerung dient eine Steuereinheit 19, die mit der Spindel 10 verbunden ist.

Die Spindel 10 kann durch einen hydraulisch bewegbaren Ring 20 in jeder gewünschten Lage festgeklemmt werden. Der Ring 20 hat eine Hohlkegelfläche, die in Eingriff mit einem kegelstumpfförmigen Ring 21 gebracht werden kann, der an der Spindel 10 mit einem Keil 22 befestigt ist. Der Ring 20 kann über eine Hülse 23 gleiten und bildet mit ihr eine Zylinderkammer 24, so daß die Einführung von Flüssigkeit unter Druck in die Zylinderkammer 24 die Hohlkegelfläche des Ringes 20 mit dem Ring 21 in Eingriff bringt. In eine Zylinderkammer 25 wird Flüssigkeit unter Druck eingeführt, damit sich der Ring 20 in die entgegengesetzte Richtung bewegt.

Die Spindel 10 ist mit einem Flansch 26 versehen und hat einen kegelstumpfförmigen Vorsprung 27. Der Vorsprung 27 und ein Feststellelement 28 auf dem Flansch 26 halten einen ringförmigen Kupplungsteil 29 in einer genau vorbestimmten Lage auf der Spindelnase. Wie in Fig. Ic gezeigt, ist der innere Umfang dieses Ringes hohlkegelig ausgebildet, so daß er genau auf den kegelstumpfförmigen Vorsprung 27 paßt. Der Kupplungsteil 29 ist mit einer genauen Bohrung versehen, die das Feststellelement 28 aufnimmt. An seiner Vorderfläche 30 ist der Kupplungsteil 29 mit Präzisionsnuten 31 versehen, die Zähne 32 mit geneigten Flanken 33 bilden. Im Ausführungsbeispiel hat der Kupplungsteil 29 zwölf Zähne 32.

Wenn zwei Ringe mit gleichen Zähnen aufeinander liegen und die Zähne miteinander in Eingriff stehen, berühren sich die Flanken der Zähne 32 der beiden Ringe nur, wenn die Ringe koaxial sind und ein Ring um 15° relativ zu dem anderen gedreht ist.

Wenn die beiden Ringe in einer axialen Richtung zusammengedrückt werden, nehmen sie eine Stellung ein, in der sie koaxial und relativ zueinander ausgerichtet sind. Das Futter 36, das in F i g. 3 dargestellt ist, ist mit einem ringförmigen Kupplungsteil 37 versehen, der die gleiche Zahnform hat wie der Kupplungsteil 29. Der Kupplungsteil 37 ist in einer kreisförmigen Aussparung in der Rückfläche des Futters angebracht. Ein am Futter angeordneter Ringflansch 38, der, wie in Fig.4 gezeigt, die beiden gezahnten Kupplungsteile 29, 37 umfaßt, wenn sich das Futter 36 auf der Spindel 10 befindet, verhindert so den Eintritt von Fremdkörpern in die Nuten der Kupplungsteile 29, 37.

Um den erforderlichen Axialdruck auf die Kupplungsteile 29, 37 auszuüben, ist ein Zugglied 39 vorgesehen, das sich durch die hohle Spindel 10 erstreckt. Dieses Zugglied ist so ausgebildet, daß es mit dem gezahnten Kupplungsteil 37 des Futters zusammenwirkt. Hierfür ist der gezahnte Kupplungsteil an seiner Mittelbohrung 37 mit einer Innenkeilverzahnung 40 versehen. Das Kopfende des Zuggliedes 39 ist mit einer Außenkeilverzahnung 41 versehen, die in die Innenkeilverzahnung 40 eingefügt werden kann. Der Kupplungsteil 37 kann nach dem Hindurchführen des Kopfendes durch die Mittelbohrung, wenn also die Keilverzahnung 41 des Zuggliedes 39 durch die Keilverzahnung 40 des Kupplungsteiles 37 hindurchgegangen ist, relativ zum Zugglied 39 in eine Stellung gedreht werden, bei der die Enden der Keile aneinanderliegen. Um diese Drehbewegung zu begrenzen, hat das Kopfende einen Keil weniger und der Kupplungsteil 37 hat einen Anschlag 42, der durch den größeren Spalt am Umfang des Kopfendes an der Stelle hindurchgehen kann, wo der Keil fehlt. Der Anschlag 42 hat eine Lage, in welcher er an den Keilen des Kopfendes anliegt, nachdem diese durch die Keilnuten der Innenkeilverzahnung 40 hindurchgeführt sind. Die relative Drehbewegung zwischen dem Zugglied 39 und dem Kupplungsteil 37 ist dadurch auf 22'/2° begrenzt. Die Keile der beiden Teile sind voneinander um den Winkel von 45° entfernt.

Um das Zugglied 39 relativ zur Spindel 10 axial zu verschieben, ist an dem der Nase entfernten Ende der Spindel eine hydraulische Kolben-Zylindereinheit 43 vorgesehen. Die Einheit 43 umfaßt einen Zylinder 44, der mit Schrauben 45 am Spindelende befestigt ist. Der Zylinder 44 ist durch ein becherförmiges Teil 46 verschlossen, in dem das Ende des Zuggliedes 39 abgedichtet und gleitbar ist. Ein Kolben 47 ist an dem Zugglied 39 befestigt und steht abdichtend und gleitbar in Eingriff mit dem Innenteil des Zylinders 44. Der becherförmige Teil 46 ist mit einem zylindrischen Fortsatz 48 versehen, der von einer Bohrung eines Gehäusedeckels 49 aufgenommen ist. In der Bohrung des Gehäusedeckels 49 sind zwei Ringnuten 50, 51 angeordnet, die über Bohrungen 52, 53 mit äußeren Anschlüssen 54 bzw. 55 verbunden sind. Ein Druckschalter 56 spricht auf den Druck in dem Anschluß 55 an. Der becherförmige Teil 46 hat einen Kanal 57, der die Ringnut 50 mit dem Raum im Zylinder 44 zwischen dem becherförmigen Teil 46 und dem Kolben 47 verbindet. Ein anderer Kanal 58 im becherförmigen Teil 46 steht in Verbindung mit einer Bohrung 59 in der Wandung des Zylinders 44. Die Bohrung mündet in das von dem becherförmigen Teil 46 entfernt liegende Ende des Zylinders. Der Kanal 58 ist an seinem anderen Ende mit der Ringnut 51 verbunden.

Daher kann das Zugglied 39 durch Einführen von Druckflüssigkeit in den Anschluß 54 in die in Fig. Ib dargestellte Lage bewegt werden. Durch Einführen von Flüssigkeit unter Druck in den Anschluß 55 kann es nach dem Anbringen des Futters zurückgezogen werden. Der Druckschalter 56 dient zum Abfühlen, ob die Bewegung des Zuggliedes 39 beendet ist.

Das Zugglied 39 ist innen von einer Druckfeder 60 beaufschlagt. Ein Ende der Feder stützt sich an einem Stopfen 61 ab, der am Ende des Zuggliedes 39 befestigt ist, das andere Federende an einem Federteller 62 auf einer Stange 63, die durch eine Bohrung im Stopfen 61 hindurchreicht und mit dem becherförmigen Keil 46 verbunden ist.

Ein Ansatz 64 ist auf dem Fortsatz 48 verkeilt, der sich daher mit der Spindel 10 dreht. Dieser Ansatz 64 ist über eine elastische Kupplung 65 mit der Steuereinheit 19 gekuppelt. Der Ansatz 64 trägt außerdem zwei Nocken 66, 67, die insbesondere mit zwei Lage-Abfühlvorrichtungen 68, 69 zusammenwirken, deren Ausgang in die Steuereinheit 19 eingegeben wird.

F i g. 6 zeigt einen Grenzschalter zum Auffinden der Stellung des Klemmringes 20. Diesem Schalter ist eine Raste 70 im Klemmring 20 zugeordnet, aus der ein federbelasteter Stößel 71 ausgehoben wird, der den Schalter 72 betätigt, wenn sich der Klemmring 20 aus der Verbindung mit dem Ring 21 löst.

Daher wird zum Aufsetzen des Futters 36 auf dem Spindelende die Spindel in der in F i g. 1 und 5 gezeigten Lage angehalten und durch Versetzen des Klemmringes 20 in dieser Lage festgeklemmt. Dann wird über den Anschluß 54 Druckflüssigkeit eingeführt, so daß das Ende des Zuggliedes 39 aus der Spindelnase heraustritt. Das Futter 36 wird dann auf die Spindelnase aufgesetzt, mit dem Anschlag 42, an der Außenkeilverzähnung 41 am linken Ende des Spaltes anliegend (F i g. 2,3).

Die Spindel wird dann gelöst und um 22'/2° gedreht,

während das Futter festgehalten wird. Diese Bewegung bringt die Außenkeilverzahnung 41 des Kopfendes über die Keile der Innenkeilverzahnung 40 des Kupplungsteils 37. Danach wird der Druck im Anschluß 54 aufgehoben und im Anschluß 55 aufgebaut, um das Zugglied 39 in die Spindel zu ziehen, so daß die beiden Kupplungsringe 29, 37 genau ineinandergreifen. Wenn der Druckschalter 56 am Ende der Bewegung des Zuggliedes 39 betätigt wird, wird die Spindel frei für die Drehbewegung bei der nächsten Bearbeitungsstufe. Die Feder 60 dient dazu, daß das Futter bei Ausfall hydraulischer Kraft nicht von der Spindel abfällt.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur lösbaren Befestigung eines Spannfutters an der hohlzylindrischen umlaufenden Spindel einer Werkzeugmaschine mit einer Zentrierung für das Spannfutter an der Spindel und einem in der Spindel angeordneten, das Spannfutter an eine Planfläche der Spindel anpressenden Zugglied, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung aus einer an sich bekannten Radialstirnverzahnungskupplung (29, 37) besteht, deren einer Kupplungsteil (29) mit der Spindel (10) und deren anderer Kupplungsteil (37) mit dem Spannfutter (36) verbunden ist, und daß das Zugglied (39), das in an sich bekannter Weise als Stange ausgebildet ist, am Kopfende mit einer Außenkeilverzahnung (41) und der Kupplungsteil (37) mit einer entsprechenden Innenkeilverzahnung (40) von jeweils kurzer axialer Länge versehen sind, deren Stirnflächen nach Hindurchführen der Außenkeilverzahnung durch die Innenkeilverzahnung und Verdrehen des Zuggliedes aneinander anpreßbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das spindelseitige Ende des Zuggliedes (39) mit der Spindel (10) eine Hydraulik-Kolben-Zylinderanordnung (43,47) bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Innenkeilverzahnung (40) des Kupplungsteils (37) und in der Außenkeilverzahnung (41) des Zuggliedes (39) je ein Keil weggelassen ist, und daß in der so entstandenen Lücke der Innenkeilverzahnung des Kupplungsteils ein Anschlag (42) angeordnet ist, der die relative Drehbarkeit der Keilverzahnung auf eine halbe Teilung einschränkt.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (20,21) zum Arretieren der Spindel (10) im Spindelstock (14).