DE202010006848U1

DE202010006848U1 - Werkstück- oder Werkzeughaltevorrichtung einer Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE202010006848U1
Application number: DE201020006848
Authority: DE
Original assignee: Hainbuch GmbH Spannende Technik
Current assignee: Hainbuch GmbH Spannende Technik
Priority date: 2010-05-04
Filing date: 2010-05-04
Publication date: 2010-08-19
Anticipated expiration: 2020-05-05

Abstract

Werkstück- oder Werkzeughaltevorrichtung (10) einer Werkzeugmaschine mit
– einem Gestell (20),
– einer gegenüber dem Gestell (20) um eine Hauptachse (2) drehbar gelagerten Arbeitsspindel (30) mit einem Spindelhauptkörper (50), an dem eine verstellbare Spanneinrichtung (40) zur Aufnahme eines Werkstücks oder Werkzeugs vorgesehen ist, und
– einem Stellorgan (48), welches gegenüber dem Spindelhauptkörper (50) um die Hauptachse (2) drehbar gelagert ist,
wobei
– die Spanneinrichtung (40) derart ausgebildet ist, dass sie durch eine Relativdrehung des Stellorgans (48) gegenüber dem Spindelhauptkörper (50) verstellbar ist, und
– ein Überlagerungsgetriebe (70) vorgesehen ist, mittels dessen bewirkt wird, dass einerseits eine Rotation des Spindelhauptkörpers (50) gegenüber dem Gestell (20) und andererseits eine Rotation eines Einflussorgans (62) gegenüber dem Gestell (20) jeweils eine Rotation des Stellorgans (48) gegenüber dem Gestell (20) bewirkt,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Überlagerungsgetriebe (70) zwei miteinander gekoppelte Gleitkeilgetriebe (70a, 70b) umfasst.

Description

Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Werkstück- oder Werkzeughaltevorrichtung einer Werkzeugmaschine mit einem Gestell, mit einer gegenüber dem Gestell um eine Hauptachse drehbar gelagerten Arbeitsspindel mit einem Hauptspindelkörper, an dem eine verstellbare Spanneinrichtung zur Aufnahme eines Werkstücks oder Werkzeugs vorgesehen ist, und mit einem Stellorgan, welches gegenüber dem Spindelhauptkörper um die Hauptachse drehbar gelagert ist. Dabei ist die Spanneinrichtung derart ausgebildet, dass sie durch eine Relativdrehung des Stellorgans gegenüber dem Spindelhauptkörper verstellbar ist. Weiterhin ist ein Überlagerungsgetriebe vorgesehen, mittels dessen bewirkt wird, dass einerseits eine Rotation des Spindelhauptkörpers gegenüber dem Gestell und andererseits eine Rotation eines Einflussorgans gegenüber dem Gestell jeweils eine Rotation des Stellorgans gegenüber dem Gestell bewirkt.
Werkstück- oder Werkzeughaltevorrichtungen für eine Werkzeugmaschine sind allgemein bekannt. Sie können in der beschriebenen Art eine Spanneinrichtung aufweisen, die verstellbar ist, um zur Aufnahme eines Werkstücks oder Werkzeugs geöffnet zu werden und nach Einset zen dieses Werkzeugs oder Werkstücks geschlossen zu werden. Dies erfolgt bei gattungsgemäßen Werkstück- oder Werkzeughaltevorrichtungen über das um die Hauptachse drehbare Stellorgan, welches beispielsweise über einen Gewindetrieb auf eine Zugstange wirken kann, die ihrerseits durch die über den Gewindetrieb bewirkbare axiale Verlagerung gegenüber dem Spindelhauptkörper der Arbeitsspindel das Öffnen oder Schließen der Spanneinrichtung hervorruft.
Gattungsgemäße Gestaltungen sind beispielsweise aus der DE 32 180 84 A1 bekannt. In genannter Schrift wird unter anderem die Gestaltung eines Überlagerungsgetriebes vorgeschlagen, welches aus zwei Planetengetrieben zusammengesetzt ist, deren Planetenträger drehfest miteinander verbunden sind. Diese Gestaltung mit zwei Planetengetrieben bewirkt, dass bei stillstehendem Stellmotor, dessen Abtriebswelle oben genanntes Einflussorgan darstellt, das Stellorgan und der Spindelhauptkörper gemeinsam mit gleicher Geschwindigkeit rotieren. Lediglich zum Öffnen oder Schließen der Spanneinrichtung wird eine Drehzahl ungleich Null an der Abtriebswelle des Stellmotors bewirkt, um dadurch die Drehzahl des Stellorgans gegenüber dem Spindelhauptkörper zu vergrößern oder zu verkleinern, was wiederum ein Öffnen oder Schließen der Spanneinrichtung bewirkt.
Auch wenn diese Gestaltung des Überlagerungsgetriebes gemäß der DE 32 180 84 A1 als an sich vorteilhaft angesehen wird, so ist doch die Baugröße des dort vorgesehenen Überlagerungsgetriebes nachteilig. Die in der genannten Schrift vorgeschlagenen Planetengetriebe bedürfen in der Praxis eines Bauraums mit einem Durchmesser von mindestens 15 cm oder mehr, der mitunter nicht zur Verfügung steht. Außerdem führt diese vergleichsweise große Gestaltung zu erheblichen Trägheitsmomenten, die beim Beschleunigen oder Abbremsen der Arbeitsspindel ein unbeabsichtigtes Verstellen der Spanneinrichtung bewirken können, durch welche es beispielsweise zu einem Lösen des Werk stücks oder zu einer Zerstörung eines Werkstücks aufgrund zu hoher Spannkraft führen kann. Weiterhin ist an der Gestaltung des Überlagerungsgetriebes mit zwei Planetengetrieben nachteilig, dass aufgrund der Übersetzung und der Kopplung des Stellorgans an die Arbeitsspindel über die Planetenträger extrem hohe Drehzahlen an den Planetenrädern erreicht werden, die in der Praxis zu verschiedenen Nachteilen führen.
Aus der DE 10 2007 044 399 A1 ist weiterhin eine Werkzeugmaschine bekannt, die über kein Überlagerungsgetriebe verfügt. Stattdessen ist bei dieser Werkzeugmaschine ein Gleitkeilgetriebe vorgesehen, dessen Außenring drehfest mit dem Hauptkörper der Arbeitsspindel verbunden ist und dessen Wellengenerator durch einen Stellmotor angetrieben wird. Die zwischen dem Wellengenerator und dem Außenring des Gleitkeilgetriebes angeordnete Büchse, deren Außenverzahnung in die Innenverzahnung des Außenrings greift, bewegt sich für den Fall, dass der Wellengenerator mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Arbeitsspindel dreht, gegenüber der Arbeitsspindel nicht, so dass eine Stellmutter, die drehfest mit der Büchse verbunden ist, bei mit der Arbeitsspindel passend synchronisierter Drehgeschwindigkeit des Stellmotors einen vorgegebenen Spannzustand der Spanneinrichtung hält.
Nachteilig ist an dieser Gestaltung, dass aufgrund des Fehlens eines Überlagerungsgetriebes eine Synchronisierung zwischen einem Stellmotor und einem Spindelantrieb erforderlich ist. Sofern es im Kontext dieser Synchronisierung zu Abweichungen oder einem Ausfall kommt, kann ein eingespanntes Werkstück im ungünstigsten Fall bei hohen Drehzahlen unbeabsichtigt von der Spanneinrichtung weggeschleudert werden.
Aufgabe und Lösung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Werkstück- oder Werkzeughaltevorrichtung dahingehend weiterzubilden, dass diese die Nachteile des gattungsgemäßen Standes der Technik nicht mehr aufweist.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erzielt, dass das Überlagerungsgetriebe aus zwei miteinander gekoppelten Gleitkeilgetrieben aufgebaut ist.
Unter Gleitkeilgetrieben werden dabei solche Getriebe verstanden, die auch üblicherweise nach ihrem Hersteller als Harmonic-Drive-Getriebe bezeichnet werden.
Solche Gleitkeilgetriebe erlauben die Übertragung großer Drehmomente bei weitgehender oder vollständiger Spielfreiheit und bei sehr geringem Bauraum. Durch die Kopplung zweier Harmonic-Drive-Getriebe wird erfindungsgemäß ein Überlagerungsgetriebe gebildet werden, welches die vorteilhafte Gestaltung der DE 32 180 84 A1 mit der Vermeidung der dort vorhandenen oben benannten Nachteile verbindet. Insbesondere ist ein erheblich geringerer Bauraum in Radialrichtung (Durchmesser < 15 cm) erforderlich, so dass das so geartete Überlagerungsgetriebe beim Beschleunigen und Verzögern der Arbeitsspindel nur geringe Trägheitsmomente bewirkt.
Das durch Gleitkeilgetriebe gemeinsam gebildet Überlagerungsgetriebe bewirkt, dass bei Stillstand eines auf das Einflussorgan wirkenden Stellmotors der Spindelhauptkörper und das Stellorgan synchron laufen.
Die beiden Gleitkeilgetriebe weisen die folgenden Teilkomponenten auf: Sie verfügen jeweils über einen um eine Gleitkeilgetriebeachse drehbar gelagerten ersten Außenring mit Innenverzahnung (Circular Spline) und über eine dünnwandige Büchse mit Außenverzahnung (Flexible Spline), deren Außenverzahnung eine von der Innenverzahnung des ersten Außenrings abweichende Zähnezahl aufweist und abschnittsweise mit der Innenverzahnung des ersten Außenrings kämmt und von dieser Innen verzahnung in dazwischenliegenden Abschnitten beabstandet ist. Weiterhin weisen sie jeweils einen um die Gleitkeilgetriebeachse drehbar gelagerten Wellengenerator (Wave Generator) auf, durch dessen Drehstellung definiert ist, welche Abschnitte der Außenverzahnung der Büchse mit der Innenverzahnung des Außenrings kämmen.
Obwohl die Büchse eines jeden Gleitkeilgetriebes bei übereinstimmender Drehachse stets im kämmenden Eingriff mit der Innenverzahnung des jeweiligen ersten Außenrings ist, ist eine Relativdrehung der Büchse gegenüber dem ersten Außenring aufgrund der unterschiedlichen Zähnezahl der Büchse und des ersten Außenrings durch eine Drehung des Wellengenerators gegenüber dem jeweiligen ersten Außenring erzielbar. Üblicherweise weist die Büchse eine Zähnezahl auf, die geringfügig unter der des ersten Außenrings liegt. Das Übersetzungsverhältnis wird durch die Zähnezahl der vorzugsweise stählernen Büchse dividiert durch die Differenz der Zähnezahl definiert. Für die vorliegend verwendeten Gleitkeilgetriebe wird eine möglichst geringe Übersetzung bevorzugt, vorzugsweise < 100, insbesondere vorzugsweise < 70, um mit vergleichsweise geringen Drehzahlen des Stellmotors eine hohe Relativdrehgeschwindigkeit zwischen dem Stellorgan und dem Spindelhauptkörper bewirken zu können.
Die erfindungsgemäße Koppelung der beiden Gleitkeilgetriebe wird vorzugsweise durch eine Koppelung der Büchsen des ersten und des zweiten Gleitkeilgetriebes erreicht, insbesondere durch eine drehfeste Kopplung der beiden Büchsen. Zu diesem Zweck könnten in einer besonders einfachen Gestaltung die beiden Büchsen als axial gegenüberliegende Enden einer gemeinsame Büchse ausgebildet sein, wobei aufgrund der bestimmungsgemäßen leicht ovalen Verformung der Büchse im Betrieb, die Nutzung einer gemeinsamen Büchse als nicht ideal angesehen wird. Allerdings können die Büchsen bei einer recht einfachen Variante jeweils in einer so genannten Topfbauweise ausgebildet sein, in der sie eine stirnseitige Abschlussfläche aufweisen, wobei diese Abschlussflächen der beiden in der Topfbauweise ausgeführten Büchsen einander zugewandt und miteinander durch einen kurzen Achsabschnitt verbunden sein können.
Von Vorteil ist es jedoch, wenn die drehfeste Kopplung der Büchsen über ein separates Bauteil erzielt wird, welches als gemeinsamer zweiter Außenring (Dynamic Spline) ausgebildet ist, wobei dieser zweite Außenring eine Innenverzahnung aufweist, mit der er mit der Außenverzahnung beider Büchsen kämmt, und wobei die Zähnezahl der Innenverzahnung des zweiten Außenring vorzugsweise der Zähnezahl der Außenverzahnung der Büchsen entspricht. Aufgrund der übereinstimmenden Zähnezahl ist dieser gemeinsame zweite Außenring stets in einer gleichbleibenden Drehstellung zu beiden Büchsen.
Zur Nutzung der beiden miteinander gekoppelten Gleitkeilgetriebe als Überlagerungsgetriebe sind der Wellengenerator und der erste Außenring des ersten Gleitkeilgetriebes sowie der Wellengenerator und der erste Außenring des zweiten Gleitkeilgetriebes gekoppelt mit dem Stellorgan, dem Spindelhauptkörper, dem Gestell und dem Einflussorgan.
Von den vier gegeneinander drehbeweglichen Komponenten der beiden Gleitkeilgetriebe ist somit jeweils eine mit jeweils einer der vier gegeneinander drehbaren Komponenten der Werkstück- oder Werkzeughaltevorrichtung gekoppelt, wobei diese Kopplungen vorzugsweise drehfeste Kopplungen sind. Alternativ zu den drehfesten Kopplungen sind jedoch auch Übersetzungsgetriebe zwischen den Komponenten der Gleitkeilgetriebe und den genannten Komponenten der Werkstück- oder Werkzeughaltevorrichtung möglich, beispielsweise um die Drehzahl der Komponenten des Überlagerungsgetriebes zu senken.
Bei dem erfindungsgemäß vorgesehenen Überlagerungsgetriebe mit zwei Gleitkeilgetrieben wird genutzt, dass bei gegeneinander nicht drehenden Wellengeneratoren aufgrund der gekoppelten Büchsen die beiden ersten Außenringe synchron laufen bzw. dass bei gegeneinander nicht bewegten Außenringen aufgrund der gekoppelten Büchsen die beiden Wellengeneratoren synchron laufen.
Somit kann durch eine Kopplung beider Wellengeneratoren oder beider erster Außenringe mit dem Gestell und dem Einflussorgan erreicht werden, dass bei Stillstand des Einflussorgans gegenüber dem Gestell das Stellorgan und der Spindelhauptkörper gemeinsam mit gleicher Drehzahl rotieren und somit keine Verstellung der Spanneinrichtung stattfindet. Sobald das Gestell und das Einflussorgan durch einen Stellmotor relativ zueinander verdreht werden, weichen die Drehzahl des Spindelhauptkörpers und des Stellorgans voneinander ab, so dass die Spanneinrichtung geöffnet oder geschlossen wird.
Besonders von Vorteil ist es, wenn die innenliegenden Wellengeneratoren mit dem Gestell und dem Einflussorgan drehfest verbunden sind, da somit die leichter zugänglichen ersten Außenringe zur Anbindung des Spindelhauptkörpers und des Stellorgans genutzt werden können. Außerdem kann bei einer solchen Gestaltung ein stirnseitig angeordneter Stellmotor, dessen Abtriebswelle das Einflussorgan darstellt, auf besonders einfache Weise mit einem der Wellengeneratoren drehgekoppelt werden. Grundsätzlich ist jedoch auch eine Umkehr dieses Prinzips möglich.
Der Wellengenerator ist vorzugsweise als ovale Scheibe ausgebildet, wobei insbesondere auf dem Außenrand dieser ovalen Scheibe ein Wälzlager vorgesehen ist, mittels dessen die jeweilige Büchse drehbar auf dem ovalen Wellengenerator gelagert ist. Grundsätzlich können jedoch die aus dem Stand der Technik bekannten anderweitigen Ausges taltungen eines Wellengenerators ebenfalls Verwendung finden, wie beispielsweise die Verwendung zweier exzentrisch zur Getriebeachse drehbar gelagerter Scheiben, die gemeinsam die Büchse tragen, oder eine Gestaltung des Wellengenerators mit einem Planetengetriebe mit zwei Planetenrädern, die mit einer Innenverzahnung der Büchse kämmen.
Besonders von Vorteil ist es, wenn die Gleitkeilgetriebeachse mit der Hauptachse der Werkstück- oder Werkzeughaltevorrichtung übereinstimmt, so dass das Überlagerungsgetriebe koaxial zur Arbeitsspindel ausgerichtet ist. Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn auch der Stellmotor unmittelbar in der Flucht der Hauptachse angeordnet ist, so dass dessen Abtriebsachse vergleichsweise unmittelbar mit einem der Gleitkeilgetriebe drehfest verbunden werden kann.
Zur Abfederung von Impulskräften im Zuge des Spannens oder Entspannens der Spanneinrichtung ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Spanneinrichtung eine zum Zwecke der Verstellung axial gegenüber dem Spindelhauptkörper bewegliche Zugstange aufweist, wobei in axialer Richtung wirkende Federausgleichseinrichtung zwischen der Zugstange und dem Spindelhauptkörper vorgesehen ist. Dabei können vorzugsweise das Stellorgan und die Zugstange über einen Gewindetrieb gekoppelt sein, wobei die Federausgleichseinrichtung dann zwischen dem Spindelhauptkörper und dem Stellorgan angeordnet sein kann.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich außer aus den Ansprüchen auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches nachfolgend erläutert wird.
Dabei zeigt die einzige Figur eine teils schematisch dargestellte Werkstück- oder Werkzeughaltevorrichtung 10 einer Werkzeugmaschine in einer geschnittenen Ansicht.
Eine Arbeitsspindel 30 dieser Haltevorrichtung 10 ist gegenüber einem nur hinsichtlich eines kleinen Abschnitts dargestellten Gestells 20 um eine Hauptachse 2 drehbar gelagert. Mittels eines nicht dargestellten Hauptmotors wird die Arbeitsspindel 30 rotierend angetrieben.
Die Arbeitsspindel 30 verfügt über einen um die Hauptachse 2 rotierenden Spindelhauptkörper 50 mit zueinander ortsfesten Teilkomponenten 50a, 50b, 50c, 50d, die in Axialrichtung nicht gegenüber dem Gestell 20 beweglich ist. Am linksseitigen Ende dieses Spindelhauptkörpers 50 ist ein Spannfutter 40 mit Spannbacken 42 vorgesehen, welche der Festlegung eines mit der Arbeitsspindel 30 mitrotierenden Werkstücks erlauben. Zur Verlagerung der Spannbacken 42 in Radialrichtung 4 ist eine zentrisch angeordnete Zugstange 44 innerhalb des Spindelhauptkörpers vorgesehen, die in nicht näher dargestellter Weise drehfest am Spindelhauptkörper 50 angeordnet ist, gegenüber dem Spindelhauptkörper 50 jedoch in Erstreckungsrichtung der Hauptachse 2 axial beweglich ist. Durch eine Axialbewegung der Zugstange 44 kann die Spannkraft und Spannbewegung der Spannbacken 42 gesteuert werden.
Zum Zwecke der Verlagerung der Zugstange 44 ist ein Stellorgan 48 vorgesehen, welches zumindest im Wesentlichen in Richtung der Hauptachse 2 axial ortsfest zum Spindelhauptkörper 50 der Arbeitsspindel 30 verbleibt, gegenüber dieser jedoch um die Hauptachse 2 drehbar ausgebildet ist. Das Stellorgan 48 wirkt über einen Gewindetrieb 46 auf das Zugorgan 44 und kann daher durch eine Relativdrehung gegenüber dem Spindelhauptkörper 50 eine Axialverlagerung der Zugstange 44 und damit ein Verstellen der Spanneinrichtung 40 bewirken.
Zum Erzeugen einer solchen Relativdrehung zwischen dem Stellorgan 48 und dem Spindelhauptkörper 50 sind ein Stellmotor 60 und ein Überlagerungsgetriebe 70 vorgesehen. Ein Gehäuse 64 des Stellmotors 60 ist fest am Gestell 20 angebracht und verfügt über eine koaxial zur Hauptachse 2 drehende Abtriebswelle 62.
Über das Überlagerungsgetriebe 70 ist der Stellmotor 60 derart mit der Spanneinrichtung 40 gekoppelt, dass beim Stillstand der Abtriebswelle 62 gegenüber dem Gestell 20 die Drehzahlen des Spindelhauptkörpers 50 und des Stellorgans 38 übereinstimmen, so dass die Spanneinrichtung 40 in einem unveränderten Spannzustand verbleibt.
Sobald jedoch die Abtriebswelle 62 des Stellmotors 60 gegenüber dem Gestell 20 rotiert, wird hierdurch eine gegenüber der Drehzahl des Spindelhauptkörpers 50 verringerte oder erhöhte Drehzahl des Stellorgans 48 bewirkt, welche auch ein Verstellen der Spanneinrichtung 30 mit sich bringt.
Das Überlagerungsgetriebe 70 ist zu diesem Zweck folgendermaßen ausgebildet:
Das Überlagerungsgetriebe 70 verfügt über zwei Gleitkeilgetriebe 70a, 70b. Beide Gleitkeilgetriebe weisen übereinstimmend die folgenden Merkmale auf: Sie verfügen über einen innenliegenden Wellengenerator (Wave Generators) 72a, 72b, der als in Blickrichtung der Hauptachse 2 ovale Scheibe ausgebildet ist. An den Außenseiten dieser Wellengeneratoren 72a, 72b ist ein ebenfalls ovales Kugellager 73a, 73b vorgesehen, mittels dessen jeweils eine dünnwandige Büchse (Flexible Splines) 74a, 74b gelagert ist, welche aufgrund des Kugellagers 73a, 73b gegenüber dem jeweiligen Wellengenerator 72a, 72b um die Hauptachse 2 drehbeweglich ist. An der Außenseite der dünnwandigen Büchsen 74a, 74b ist jeweils eine Außenverzahnung vorgesehen. Diese Außenverzahnung weist bei beiden Büchsen 74a, 74b eine übereinstimmende Zähnezahl auf, vorliegend eine Zähnezahl n₁ = 200. Aufgrund der ovalen Formgebung der Wellengeneratoren 72a, 72b ist auch diese Außenverzahnung der Büchsen 74a, 74b oval geformt, wobei beim durch die Wälzlager 73a, 73b ermöglichten Umlauf der Büchsen 74a, 74b um die Wellengeneratoren 72a, 72b die jeweilige Büchse 74a, 74b mitsamt der Außenverzahnung entsprechen der ovalen Form der Wellengeneratoren 72a, 72b permanent verformt wird. Außenseitig der Büchsen 74a, 74b sind erste Außenringe (Circular Splines) 76a, 76b vorgesehen, die jeweils eine Innenverzahnung aufweist. Die Innenverzahnung des ersten Außenrings 76a kämmt abschnittsweise mit der Außenverzahnung der Büchse 74a. Die Innenverzahnung des ersten Außenrings 76b kämmt abschnittsweise mit der Außenverzahnung der Büchse 74b. Dabei sind aufgrund der ovalen Form der Büchsen 74a, 74b die genannten Innenverzahnungen und Außenverzahnungen nur abschnittsweise im Eingriff miteinander und zwar in zwei bezüglich der Hauptachse 2 gegenüberliegenden Bereichen. Die Zähnezahl der Innenverzahnungen der ersten Außenringe 76a, 76b ist dabei geringfügig höher als die Zähnezahl der Büchsen 74a, 74b und liegt beim vorliegenden Beispiel bei n₂ = 200. Hierdurch wird bewirkt, dass bei Verlagerung der kämmenden Bereiche der Außenverzahnung der Büchsen 74a, 74b durch den jeweiligen Wellengenerator 72a, 72b ein langsames Umlaufen der Büchsen 74a, 74b gegenüber den Außenringen 76a, 76b stattfindet.
Miteinander sind die Büchsen 74a, 74b drehfest durch einen gemeinsamen zweiten Außenring (Dynamic spline) 78 gekoppelt. Dieser gemeinsame zweite Außenring 78 liegt benachbart zu den getrennten ersten Außenringen 76a, 76b und unterscheidet sich gegenüber diesen dadurch, dass seine Innenverzahnung eine Zahnzahl aufweist, die mit der Außenverzahnung der Büchsen 74a, 74b übereinstimmt und somit n₃ = n₂ = 200 beträgt. Somit ist eine Relativdrehung zwischen den einzel nen Büchsen 74a, 74b und dem gemeinsamen zweiten Außenring 78 nicht möglich. Der zweite Außenring 78 schafft somit eine drehfeste Verbindung zwischen den beiden Büchsen 74a, 76a.
Die Funktionsweise dieses aus den zwei Gleitkeilgetrieben 70a, 70b hergestellten Überlagerungsgetriebes wird nachfolgend erläutert.
Das Überlagerungsgetriebe 70 ist mittels des Wellengenerators 72b mit dem Gehäuse des Stellmotors 60 verbunden. Der Wellengenerator 72b des rechten Gleitkeilgetriebes 70b dreht sich somit nicht.
Der Wellengenerator 72a des linken Gleitkeilgetriebes 70a ist mit der Abtriebswelle 62 des Elektromotors 60 verbunden. Er dreht sich somit nur dann, wenn der Motor mit einer Drehzahl n > 0 dreht, um die Spannbacken 42 der Spanneinrichtung 40 radial zu verstellen. Solange eine solche Verstellung der Spanneinrichtung 40 nicht gewünscht ist und der Stellmotor 60 steht, findet somit keine Relativbewegung zwischen den beiden Wellengeneratoren 72a, 72b statt.
Der erste Außenring 76b des rechten Gleitkeilgetriebes 70b ist drehfest mit dem Spindelhauptkörper 50 verbunden. Das Stellorgan 48, welches Teil des Gewindetriebs 46 ist, ist mittelbar über eine Klauenkupplung 80 weitgehend drehfest mit dem ersten Außenring 76a des linken Gleitkeilgetriebes 70a verbunden, wobei die Klauenkupplung 80 dennoch eine axiale Relativverlagerung zulässt.
Wie oben bereits erläutert, sind die beiden Büchsen 74a, 74b über den gemeinsamen zweiten Außenring 78 miteinander drehfest verbunden.
Solange keine Verstellung der Spanneinrichtung 40 gewünscht ist und die Wellengeneratoren 72a, 72b der Gleitkeilgetriebe 70a, 70b somit gegeneinander unbewegt sind, wird die Drehbewegung des Spindelhaupt körpers 50 über den ersten Außenring 76b des rechten Gleitkeilgetriebes 70b, über dessen Büchse 74b, über den gemeinsamen zweiten Außenring 78 und über die Büchse 74a des linken Gleitkeilgetriebes 70a auf den ersten Außenring 76a des linken Gleitkeilgetriebes 70a und somit auf das Stellorgan 48 übertragen. Das Stellorgan 48 dreht in diesem Fall somit mit gleicher Geschwindigkeit wie der Spindelhauptkörper 50, so dass keine Axialbewegung der Zugstange 44 erfolgt. Erst wenn durch die Drehung des Wellengenerators 72a des linken Gleitkeilgetriebes 70a eine hinsichtlich ihrer Drehgeschwindigkeit von der korrespondierenden Drehgeschwindigkeit der Büchse 72b abweichende Verformung der jeweiligen Büchse 72a, 72b bewirkt wird, kommt es zu einer Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Drehgeschwindigkeiten der ersten Außenringe 74a, 74b, wodurch die beabsichtigte Relativdrehung zwischen dem Stellorgan 48 und dem Spindelhauptkörper 50 bewirkt wird. In der oben bereits erläuterten Weise bewirkt dies aufgrund des Gewindetriebs 46 eine axiale Verlagerung des Zugorgans 44 und damit ein Verstellen der Spanneinrichtung 40.
Das dargestellte Überlagerungsgetriebe 70, bestehend aus zwei Gleitkeilgetrieben 70a, 70b, ist insbesondere aufgrund seiner kleinen Bauweise und seiner vollständigen Spielfreiheit gut für den vorliegenden Anwendungszweck geeignet.
Um die Spanneinrichtungen und die damit verbundenen Bauteile gegen hohe Impulskräfte zu schützen, ist das Stellorgan 48 mittels Federpaketen 90 gegenüber dem Spindelhauptkörper 50 axial gelagert und dadurch begrenzt axial beweglich. Auch ist die Klauenkupplung 80 mit einer begrenzten Drehelastizität ausgestattet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3218084 A1 [0003, 0004, 0010]
- DE 102007044399 A1 [0005]

Claims

Werkstück- oder Werkzeughaltevorrichtung (10) einer Werkzeugmaschine mit – einem Gestell (20), – einer gegenüber dem Gestell (20) um eine Hauptachse (2) drehbar gelagerten Arbeitsspindel (30) mit einem Spindelhauptkörper (50), an dem eine verstellbare Spanneinrichtung (40) zur Aufnahme eines Werkstücks oder Werkzeugs vorgesehen ist, und – einem Stellorgan (48), welches gegenüber dem Spindelhauptkörper (50) um die Hauptachse (2) drehbar gelagert ist, wobei – die Spanneinrichtung (40) derart ausgebildet ist, dass sie durch eine Relativdrehung des Stellorgans (48) gegenüber dem Spindelhauptkörper (50) verstellbar ist, und – ein Überlagerungsgetriebe (70) vorgesehen ist, mittels dessen bewirkt wird, dass einerseits eine Rotation des Spindelhauptkörpers (50) gegenüber dem Gestell (20) und andererseits eine Rotation eines Einflussorgans (62) gegenüber dem Gestell (20) jeweils eine Rotation des Stellorgans (48) gegenüber dem Gestell (20) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlagerungsgetriebe (70) zwei miteinander gekoppelte Gleitkeilgetriebe (70a, 70b) umfasst.
Werkstück- oder Werkzeughaltevorrichtung (10) einer Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Gleitkeilgetriebe (70a, 70b) mindestens folgende Teilkomponenten aufweist: – einen ersten um eine Gleitkeilgetriebeachse (2) drehbar gelagerten Außenring (76a, 76b) mit Innenverzahnung, – eine dünnwandige Büchse (74a, 74b) mit Außenverzahnung, die im Betrieb eine elliptische Form aufweist, deren Außenverzahnung eine von der Innenverzahnung des jeweiligen ersten Außenrings (76a, 76b) abweichende Zähnezahl aufweist und abschnittsweise mit der Innenverzahnung des jeweiligen erstens Außenrings (76a, 76b) kämmt und abschnittsweise von diesem beabstandet ist, und – einen um die Gleitkeilgetriebeachse (2) drehbar gelagerten Wellengenerator (72a, 72b), durch dessen Drehstellung definiert ist, welche Abschnitte der Außenverzahnung der Büchse (74a, 74b) mit der Innenverzahnung des jeweiligen ersten Außenrings (76a, 76b) kämmen, wobei – die Büchsen (74a, 74b) des ersten Gleitkeilgetriebes (70a) und des zweiten Gleitkeilgetriebes (70b) miteinander gekoppelt sind, vorzugsweise drehfest miteinander gekoppelt sind, und – der Wellengenerator (72a) und der erste Außenring (76a) des ersten Gleitkeilgetriebes (70a) sowie der Wellengenerator (72b) und der erste Außenring (76b) des zweiten Gleitkeilgetriebes (70b) gekoppelt sind mit – dem Stellorgan (48), – dem Spindelhauptkörper (50), – dem Gestell (20) und – dem Einflussorgan (62), wobei diese Kopplungen vorzugsweise jeweils drehfeste Kopplungen sind.
Werkstück- oder Werkzeughaltevorrichtung (10) einer Werkzeugmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der Wellengenerator (72a, 72b) eines der Gleitkeilgetriebe (70a, 70b) als ovale Scheibe ausgebildet ist, in deren Randbereich die jeweilige Büchse (74a, 74b) des Gleitkeilgetriebes (70a, 70b) gelagert ist, vorzugsweise mittels eine Wälzlagers (73a, 73b).
Werkstück- oder Werkzeughaltevorrichtung (20) einer Werkzeugmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drehfeste Kopplung zwischen den Büchsen (74a, 74b) beider Gleitkeilgetriebe (70a, 70b) über einen gemeinsamen zweiten Außenring (78) der Gleitkeilgetriebe (70a, 70b) bewirkt wird, wobei dieser zweite Außenring (78) vorzugsweise eine Innenverzahnung mit einer Zähnezahl aufweist, die der Zähnezahl der Büchsen entspricht.
Werkstück- oder Werkzeughaltevorrichtung (10) einer Werkzeugmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – einer der ersten Außenringe (76a, 76b) mit dem Stellorgan (48) gekoppelt ist und der andere der ersten Außenringe (76b, 76a) mit dem Spindelhauptkörper (50) gekoppelt ist, und – einer der Wellengeneratoren (72b, 72a) mit dem Gestell (20) gekoppelt ist und der andere der Wellengeneratoren (72a, 72b) mit dem Einflussorgan (62) gekoppelt ist, wobei die Koppelungen vorzugsweise drehfeste Kopplungen sind.
Werkstück- oder Werkzeughaltevorrichtung (10) einer Werkzeugmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptachse (2) und die Gleitkeilgetriebeachse (2) koaxial zueinander ausgerichtet sind.
Werkstück- oder Werkzeughaltevorrichtung (10) einer Werkzeugmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (40) eine zum Zwecke der Verstellung axial gegenüber dem Spindelhauptkörper (50) bewegliche Zugstange (44) aufweist, wobei eine in axialer Richtung wirkende Federausgleichseinrichtung (90) zwischen der Zugstange (44) und dem Spindelhauptkörper (50) vorgesehen ist und wobei vorzugsweise das Stellorgan (48) und die Zugstange (44) über einen Gewindetrieb (46) gekoppelt sind und die Federausgleichseinrichtung (90) zwischen dem Spindelhauptkörper (50) und dem Stellorgan (48) angeordnet ist.