DE1752732A1

DE1752732A1 - Mit einer Spannzange fuer das Werkstueck versehene Spindel einer Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE1752732A1
Application number: DE19681752732
Authority: DE
Inventors: Nardone Joseph Patrick
Original assignee: Gleason Works
Current assignee: Gleason Works
Priority date: 1967-09-22
Filing date: 1968-07-08
Publication date: 1971-08-05
Also published as: US3468552A; DE1752732B2; GB1213906A; CH490157A; FR1571896A

Description

PATENTANWÄLTE

PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN 8 MÖNCHEN 2 ■ TH ERESIENSTRASSE 33

Dipl.-Ing. MARTIN LI CHr ^ '3 2 Dr. REINHOLD SCHMIDT Dipl.-Wirtsch.-Ing. AXEL HANSMANN Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN

München, den ti. Juli 196b

Ihr Zeichen Unser Zeichen

ML/Pe

THE GLEASON WORKS
Rochester, New York 14603 University Avenue 1000 V. St. A.

Mit einer Spannzange für das Werkstück versehene Spindel

einer Werkzeugmaschine

Die Erfindung betrifft mit einer Spannzange für das Werkstück versehene Spindel einer Werkzeugmaschine, in der in Achsenrichtung eine zum Offnen und Schließen der Spannzange dienende Stange verschiebbar geführt ist, auf die in Schließrichtung ständig eine Kraft wirkt und in uffnungsrichtung durch ein aus Kolben und Zylinder bestehendes Aggregat eine stärkere Kraft ausgeübt werden kann, wobei die Spindellager vom Spindelgehäuse getragen werden. Es kann sich dabei z.B. um die Spindel einer Maschine zum Prüfen

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-WirHch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

8 MÖNCHEN 2 THERESI ENSTRASSE 33 · T»l»foni 281202 · T«legramm-Adr·»»·! Lipatli/München

OppenauerBüro: PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT

von Zahnrädern handeln.

Um das Werkstück zuverlässig festzuspannen, müssen auf die Stange sehr starke axiale Kräfte ausgeübt werden. Es ist aber erwünscht zu verhindern, daß diese Kräfte etwa auf die Spindellager einwirken. Denn die Spindel soll sich frei drehen können und dabei sehr genau laufen.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die Spindel so auszugestalten, daß diese Forderung erfüllt ist. Das geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß das aus Zylinder und Kolben bestehende Aggregat im Spindelgehäuse in Achsenrichtung verschiebbar geführt ist und bei Beaufschlagung mit einem Druckmittel entgegengesetzte axiale Kräfte auf die Spindel und die darin verschiebbare Stange ausübt.

Das im Spindelgehäuse verschiebbar geführte Aggregat läuft daher nicht mit der Spindel um und läßt sich daher in einfachster Weise an die Druckmittelleitungen anschließen, ohne daß für diese Stopfbuchsen oder dergl. vorgesehen werden müßten. Während des Laufes der Spindel mit dem durch die Spannzange festgespannten Werkstück läuft die Spindel mit den an ihr sitzenden Teilen völlig frei, und beim Öffnen der Spannzange werden auf die Spindellager keine erheblichen axialen Kräfte ausgeübt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung sei nachstehend an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung an Hand eines Längsschnitts veranschaulicht ist. Dabei ist der mittlere Abschnitt

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der Spindel und des Spindelgehau.ses fortgelassen, um die Darstellung in einem größeren Maßstab zu ermöglichen.

Die rohrförmige Spindel 10 läuft im Gehäuse 11 auf Wälzlagern 12, die als Radiallager und Schublager ausgebildet sind. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um Kugellager. Indessen können auch andere Lager, z.B. hydrostatische Gleitlager verwendet werden. Am oberen Ende der Spindel ist eine Spannzange 13 vorgesehen, durch die ein Werkstück W auf der Spindel 10 befestigt ist. Im vorliegenden Falle wird das Werkstück von einem Kegelritzel gebildet, dessen Schaft zylindrische Flächen 14 hat, an denen die Spannzange angreift. Darauf, wie diese ausgestaltet ist, kommt es nicht an. Zum Offnen und Schließen der Spannzange dient eine mehrteilige Stange 15-18, die in der hohlen Spindel 10 verschiebbar geführt ist. Es kann sich dabei beispielsweise um die Spannzange nach der deutschen Patentschrift 1 173 308 handeln, die für Werkstücke mit einem Schaft, wie Kegelritzel, bestimmt ist. Die Spannzange kann auch nach dem deutschen Gebrauchsmuster 1 121 988 ausgestaltet sein, die für Tellerräder und ähnliche Werkstücke bestimmt ist.

Verschiebt sich die Stange 15-18 abwärts, dann wird dadurch die Spannzange geschlossen, um das Werkstück an der Spindel festzuspannen. Um das Werkstück freizugeben, muß die Stange aufwärts verschoben werden. Der Stangenabschnitt 17 ist bei 16 mit dem einen Ende an dem Abschnitt 15 angeschraubt und mit dem anderen Ende einstellbar mit einem rohrförmigen Stangenabschnitt 18 verschraubt. Zum Yerschrauben dient eine Schraubspindel 19, mit deren

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Hilfe man den Abstand des Stangenabschnitts 18 von der Spannstange verstellen kann. Die Schraubspindel hat zu diesem Zweck einen Sechskant 21, an dem man mit einem Schraubschlüssel angreifen kann. Der Stangenabschnitt 18 ist in der Spindel unverschiebbar geführt. Diesem Zweck dienen feder und Nut 22. In der Schließrichtung, d.h. mit Bezug auf die Zeichnung abwärts, wirkt auf die Stange 15—18 ständig eine starke Kraft. Beim veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird diese von einer starken Feder 23 ausgeübt, die aus übereinander gestapelten Scheibenfedern besteht und sich an der Schulter 24 des Stangenabschnitts 18 einerseits und mittels eines Hinges 25 an einer inneren Schulter 26 der Spindel 10 andererseits abstützt. Diese Schließfeder 23 sucht also ständig, die Spannzange mittels der Stange 15-18 zu schließen. Die Abwärtsbewegung des Stangenabschnitts 18 ist einstellbar begrenzt. Diesem Zweck dient eine mit Gegenmutter versehene Mutter 27, die auf den Stangenabschnitt 18 aufgeschraubt ist und sich in der tiefsten Stellung des Stangenabschnitts 18 an den King 25 anlegt. Die Mutter 27 wird so eingestellt, daß sie diese Grenzstellung nur dann erreicht, wenn auf die Spindel kein Werkstück aufgespannt ist oder wenn der Schaft des aufzuspannenden Werkstücks einen zu kleinen Durchmesser hat, der die Toleranzgrenze unterschreitet. Fällt der Durchmesser des Werkstückschaftes in den Toleranzbereich, dann wird die Abwärtsbewegung der Zange 15-18 dadurch begrenzt, daß die Spannzange die zylindrischen Schaftabschnitte 14 einklemmt. In diesem Falle hält die Mutter 27 einen Abstand vom Ring 25 ein.

Um die Stange 15-18 in der offnungsrichtung zu verschieben,

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ist ein aus Zylinder und Kolben bestehendes Aggregat vorgesehen, das durch ein hydraulisches Druckmittel in Gang gesetzt werden kann und alsdann den Stangenabschnitt 18 entgegen der Kraft der Feder 23 aufwärts verschiebt. Der Kolben 31 dieses Aggregats ist ringförmig und der Zylinder 32, 33, 34 mehrteilig ausgeführt. Die starr miteinander verbundenen Teile dieses Zylinders bilden eine ringförmige Kammer, in der der Kolben 31 in Achsenrichtung verschiebbar ist. Diese Kammer hat eine innere zylindrische m

Fläche 35, die von dem Zylinderteil 33 gebildet wird, und eine äußere zylindrische Fläche 36, die von dem Zylinderteil 34 gebildet wird. Beide Zylinderflächen sind gleichachsig zur Spindel 10 gelegen. Der Kolben 31 trägt ein Wälzlager 37, im vorliegenden Falle ein Kugellager, dessen innerer Laufring sich an eine Schulter 38 des Stangenabschnitts 18 anlegt, wenn sich der Kolben 31 beaufschlagt durch das hydraulische Druckmittel in der Zylinderkammer 39 aufwärts bewegt. Solange das aus Zylinder und Kolben bestehende Aggregat nicht unter Druck steht, hält der innere Laufring des Lagers 37 einen gewissen axialen Abstand von der Schulter 38 ein. Der Kolben 31 ist gegen Drehung im Zylinder dadurch gesichert, daß er eine achsparallele Bohrung hat, in die ein vom Zylinderteil 34 getragener Stift 41 verschiebbar geführt ist.

Das ganze aus Zylinder und Kolben bestehende Aggregat ist im Spindelgehäuse 11 in Achsenrichtung verschiebbar geführt. Zu diesem Zweck hat das Gehäuse 11 eine innere Zylinderfläche 42, auf welcher der Zylinder 32-34 gleitet. Dieser Zylinder trägt ein Wälzlager 43, dessen Außenlaufring unverschiebbar an ihm befestigt

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ist und dessen Innenlaufring sich an eine Schulter 44 der Spindel 10 anlegt, wenn der Zylinder durch Anschluß seiner Zylinderkammer 39 an die hydraulische Druckleitung abwärts verschoben wird. Die Schulter 44 wird von einer Buchse gebildet, die auf der Spindel 10 durch eine Kiemmutter 50 befestigt ist. Zur Zuleitung des hydraulischen Druckmittels zur Kammer 39 dient eine biegsame Leitung 46, die durch einen am Zylinderteil 34 befestigten Rohrstutzen 47 in die Kammer mündet. Die Abdichtung des Kolbens im Zylinder erfolgt durch Schnurringe 48. Sollte die hydraulische Druckflüssigkeit an diesen Ringen vorbeilecken, so kann sie durch Sammelnuten 49, Kanäle 51» einen Rohrstutzen 52 und eine biegsame Rückflußleitung 53 zurückkehren. Der Rohrstutzen 52 ragt durch ein Loch 54 einer am Gehäuse 11 vorgesehenen Stirnwand 55 hindurch. Daher dient der Rohrstutzen auch dazu, eine Drehung des Zylinders 32-34 im Gehäuse zu verhindern.

Wird die biegsame Leitung 46, also auch die Kammer 39» auf Abfluß geschaltet, dann verschieben Federn 56 den Zylinder 32-34 um eine kurze Strecke aufwärts und heben dadurch den inneren Laufring des Lagers 43 von der Schulter 44 der Spindel 10 ab. Es sind vier solcher Federn 56 in einem Kranz längs des Umfanges der Stirnwand 55 angeordnet, wobei jede dieser Federn 56 in einem in der Stirnwand befestigten Nippel 57 gehalten ist und auf eine gehärtete Stahlkugel 58 wirkt, die in dem Nippel gehaltert ist und sich an einen gehärteten Stahlknopf 59 legt, der am Teil 34 des Zylinders befestigt ist. Auch auf den Kolben 31 wirken Federn 61 und schieben diesen Kolben abwärts, wenn die Leitung 46 auf Abfluß geschaltet

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wird und sich die Zylinderkammer 39 daher verkleinern kann. Dadurch wird dann der innere Laufring des Lagers 37 in eine Stellung verschoben, in der er Abstand von der Schulter 38 hält, und zwar selbst dann, wenn sich der Stangenabschnitt 18 in seiner unteren Grenzstellung befindet, in der sich die Mutter 27 an den King 25 anlegt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind vierundzwanzig Federn 61 in einem Kranz um die Spindelachse herum verteilt angeordnet. Jede Feder sitzt in einer Sackbohrung des Kolbens 31 und stützt sich an einem Ring 62 ab, der sich an den äußeren Laufring des Lagers 43 legt.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt der Antrieb der Spindel 10 durch einen Riemen. Deshalb ist auf der Spindel eine Riemenscheibe 63 befestigt, und das Gehäuse 11 hat eine öffnung 64, durch die der Riemen hindurchgeht. Um den Zusammenbau zu erleichtern, insbesondere das Einziehen des Treibriemens um die Riemenscheibe herum, ist der untere Teil des Gehäuses 11 unter der -eilungsebene 66 vom oberen Teil des Gehäuses abnehmbar, ohne daß man hierzu das aus Kolben und Zylinder bestehende Aggregat zerlegen oder die biegsamen Leitungen 46, 53 abnehmen müßte. Um zu verhindern, daß durch die ^ffnung 64 hindurch Schmutz oder andere Fremdstoffe eindringen und zu den Wälzlagern gelangen, sind Labyrinthdichtungen 65 vorgesehen.

Läuft die Spindel um, auf der ein Werkstück W festgespannt ist, dann hält die Vorspanneinrjchtung in Gestalt der Federn 56, 61 das aus Zylinder und Kolben bestehende Aggregat einschließlich der inneren Laufringe der Lager 37 und 43 im Abstand von der

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Spindel 10 und den darauf "befestigten Teilen, so daß die Spindel frei umlaufen kann, ohne durch die Vorspanneinrichtung abgebremst zu werden, was nicht nur den freien Lauf der Spindel beeinträchtigen, sondern auch ein unerwünschtes Geräusch erzeugen würde. Durch die Feder 23 wird auf die Stange 15-18 eine starke abwärts gerichtete Schließkraft ausgeübt, durch die das Werkstück auf der Spindel fest aufgespannt wird. Die Spannzange legt sich dabei also fest an die Zylinderflächen 14 des Werkstückschaftes, wodurch bestimmt wird, wie weit die Stange herabgezogen ist. Die von der Feder 23 ausgeübte Spannkraft wirkt nicht auf die Spindellager 12.

Will man das Werkstück ausspannen, so muß man das aus Zylinder und Kolben bestehende Aggregat unter Flüssigkeitsdruck setzen. Zu diesem Zweck werden die Leitung 46 und die Kammer 39 unter Druck gesetzt. Dabei überwindet das hydraulische Aggregat die verhältnismäßig schwachen Kräfte der Federn 56 und 61. Der Zylinder 32, 33, 34 geht daher herab, bis das Lager 43 an die Schulter 44 der Spindel 10 anschlägt, und der Kolben 31 bewegt sich aufwärts, wodurch das Lager 37 an die Schulter 38 der Stange angedrückt wird und diese aufwärts verschiebt. Dabei ist aber der Zylinder 32-34 auf der inneren Zylinderfläche 42 des Gehäuses in Aohsenrichtung frei verschiebbar, wenn man von der geringen entgegenwirkenden Kraft der Federn 56 absieht. Infolgedessen wirkt auf die Spindellager 12 nur eine geringfügige Kraft, obgleich die auf die Schultern 38 und 44 wirkende Kraft zum Öffnen der Spannzange sehr groß ist. Da die Lager 37 und 43 Wälzlager sind, kann man die Spindel auch bei geöffneter Spannzange drehen, obgleich dabei der Öffnunge-

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druck auf die Lager 37, 43 wirkt.

Es war zwar vorstehend von "Aufwärts"bewegung" und "Abwärtsbewegung" die Rede; doch ist das nur im Interesse einer bequemen Ausdrucksweise geschehen. Selbstverständlich braucht die Spindel nicht aufrecht angeordnet zu sein, wie es in der Zeichnung dargestellt ist.

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Claims

Patentansprüche

(1./ Mit einer Spannzange für das Werkstück versehene Spindel einer Werkzeugmaschine, in der in Achsenrichtung eine zum öffnen und Schließen der Spannzange dienende Stange verschiebbar geführt ist, auf die in Schließrichtung ständig eine Kraft wirkt und in Öffnungsrichtung durch ein aus Kolben und Zylinder bestehendes Aggregat eine stärkere Kraft ausgeübt werden kann, wobei die Spindellager vom Spindelgehäuse getragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Zylinder (32-34) und Kolben (31) bestehende Aggregat im Spindelgehäuse (11) in Achsenrichtung verschiebbar geführt ist und bei Beaufschlagung mit einen Druckmittel entgegengesetzte axiale Kräfte auf die Spindel (10) und die darin verschiebbare Stange (15-18) ausübt.

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Patentanwalt. Dipl.-Infl. Martin UAt, Dipl.-Wirttdi.-lng. Axd Hantmewn, DipLftv«- S*"""*""""⁰¹¹" • MÖNCHEN I. THEtEfIiNSTIASSfM · TeM-. »H« · Triyiii.il htntm Ijgf**»*£_..
2. Spindel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorspanneinrichtung (56-61), durch die das aus Zylinder (32-34) und Kolben (31) bestehende Aggregat im unbeaufschlagten Zustand von der Spindel (10) und der Stange (15-18) zurückziehbar ist.
3. Spindel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Stange (15-18) einen gegenüber der Spannzange in Achsenrichtung verstellbaren Abschnitt (18) mit einer Schulter (38) hat, an die ein vom Kolben (31) des Aggregats getragenes Lager (37) durch den Kolben in uffnungsrichtung bei Beaufschlagung mit dem Druckmittel andrückbar ist und daß der Kolben (31) mit Bezug auf den Zylinder (32-34) des Aggregats durch die Vorspanneinrichtung (61) von der Schulter (38) fort zurückziehbar ist.
4. Spindel nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß sowohl eine auf die Stange (15-18) die ständige Schließkraft ausübende Feder (23) als auch die auf den Kolben (31) wirkende Vorspanneinrichtung (61) in der von der Spannzange fort gerichteten axialen Richtung wirkt.
5. Spindel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (32-34) des Aggregats ein lager (43) trägt, das bei Beaufschlagung des Aggregats mit Druckflüssigkeit durch Verschiebung des Zylinders an eine Schulter (44) der Spindel (1O) andrückbar ist, aber bei Verschiebung dea Zylinders durch die

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Vorspanneinrichtung (56) im Spindelgehäuse (11) in Achaenrichtung von der Schulter (44) zurückziehbar ist.
6. Spindel nach Anspruch 5 gekennzeichnet durch eine Anordnung der die Schließkraft auf die Spannzange ausübenden Einrichtung (23), derzufolge diese zwischen der Spindel (10) und der Stange (17) in einer von der Spannzange fort gerichteten Richtung wirkt, und zwar in derselben Richtung, in der sich der Zylinder

. (32-34) des Aggregats verschiebt, um sein Lager (43) an die Schulter (44) anzudrücken.
7. Spindel nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Vorspannung bewirkende Einrichtung zwei Gruppen von Federn (61 und 56) enthält, deren eine sich am Zylinder (32-34) und am Kolben (31) abstützt, um diesen Kolben von der Schulter (38) der Stange fort zu verschieben, und deren andere (56) sich am Spindelgehäuse (11) und am Zylinder (32-34) abstützt, um diesen Zylinder von der Schulter (44) der Spindel fort zu verschieben.
8. Spindel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (31) ringförmig gestaltet ist und mit seiner inneren und seiner äußeren Zylinderfläche auf einer äußeren Pläche (35) und einer inneren Fläche (36) einer ringförmigen Kammer des Zylinders (32-34) gleitend geführt ist und daß der Zylinder eine mittlere, in Achaenrichtung hindurchgehende Bohrung hat) durch die das von der Spannzange abgewandte Ende <19) der Stange zugänglich ist.

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