DE2107444B2 - Vorrichtung zum spannen und loesen von werkzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spannen lind Lösen von mit einem konischen Schaft in eine entsprechende Bohrung einer Spindel einsetzbaren Werkzeugen mittels einer in einer zentralen Bohrung der Spindel drehbar gelagerten, mit einem Gewinde in tine Gewindebohrung des einzuspannenden Werkzeuges eingreifenden Spannstange, die unter Zwischen- _4S Schaltung einer Kupplung und eines Getriebes von einem am Spindelkasten befestigten Elektromotor antreibbar ist und die gegenüber dem Abtriebsteil der Kupplung durch eine Keilwellenverbindung zusammen tnit der in Längsrichtung gegenüber dem Spindelkasten verschiebbaren Spindel längsverschiebbar ist.

Aus der DT-PS 9 21 295 ist eine Vorrichtung der voranstehend beschriebenen Art bekannt, bei welcher die Spindel nicht gegenüber dem Spindelkasten längsverschiebbar ist, sondern die axiale Verstellung der Spindel zusammen mit dem Spindelkasten und dem an diesem angeflanschten Elektromotor durch eine Leitspindel erfolgt. Auch bei dieser bekannten Vorrichtung ist jedoch die Spannstange gegenüber dem sie antreibenden Abtriebsteil der Kupplung in Längsrichtung verschiebbar, wodurch sich bei der bekannten Vorrichtung ein verhältnismäßig großes Bauvolumen und insbesondere eine große axiale Baulänge ergeben, da genügend Raum vorgesehen sein muß, um die Verschiebung des als Keilwelle ausgebildeten hinteren Endes der Spannstange gegenüber der Kupplung zu ermöglichen. Da der zur Verfügung stehende Raum der l.änse des Verschicbebereiches der Spindel entsprechen muß. besitzt die bekannte Vorrichtung eine große axiale Baulänge, die nicht nur hinsichtlich ihres Bauvolumens störend ist. sondern auch bezüglich ihres Einflusses auf das Eigenschwingungsverhalten der Spindelanordnung. Hieraus ergibt sich die Gefahr, daß die Eigenschwingungszahl der Vorrichtung derart niedrig liegt, daß sie in die Betriebsdrehzahibereiche hineinreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl den Platzbedarf einer Vorrichtung der voranstehend beschriebenen Art herabzusetzen als auch die mit zunehmender axialer Baulänge sinkende Eigenschwingungszahl der Vorrichtung zu erhöhen, um die Vorrichtung bei allen in Frage kommenden Betriebsdrehzahlen mit Sicherheit außerhalb der Eigenschwingungszahl betreiben zu können.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die Kupplung ringförmig mit einer zentralen Durchtrittsöffnung für die Keilwelle ausgebildet ist. welche in einer mit dem Abtriebsteil der Kupplung verbundenen, innenverzahnten Hülse geführt ist und übe^r die Trennebene der Kupplung hinaus in den Antriebsteil der Kupplung hineinragt, und daß das zwischen dem Elektromotor und der Kupplung angeordnete Getriebe mit einem ringförmigen, mit dem Anfiebsteil der Kupplung verbundenen Abtriebskranz ausgebildet ist, der eine zentrale Bohrung zur Aufnahme der Keilwelle besitzt.

Mit diesem Vorschlag der Erfindung wird der gesamte Verschiebebereich der Keilwelle innerhalb der Kupplung in den Abtriebs- und Antriebsteil der Kupplung sowie in das zwischen der Kupplung und dem Elektromotor angeordnete Getriebe verlegt, wodurch sich eine erhebliche Verkürzung der gesamten axialen Baulänge der Vorrichtung und damit eine erhebliche Erhöhung der Eigenschwingungszahl der Vorrichtung ergibt Neben der hiermit verbundenen Verkleinerung des Bauvolumens wird somit eine wesentliche Steigerung der Funktionssicherheit erreicht. Bei einer axialen Verschiebung der Spindel und damit der Spannstange müssen Elektromotor, Getriebe und Kupplung nicht mitbewegt werden, so daß schließlich die zu bewegende Masse erheblich verringert wird.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, die Verbindung zwischen dem Abtriebskranz des Getriebes und dem Antriebsteil der Kupplung als Überlastkupplung auszubilden, um im Fall einer Überbelastung Beschädigungen zu vermeiden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Spannen und Lösen von Werkzeugen in einem Längsschnitt dargestellt.

Die als Elektrospanner bezeichnete Vorrichtung ist als Baueinheit ausgeführt, die in axialer Verlängerung der Spindel 1 einer Werkzeugmaschine, beispielsweise einer Fräsmaschine, am Spindelgehäuse 3 befestigt ist. Die zur Werkzeugmaschine gehörenden Teile sind in der Zeichnung mit strichpunktierten Linien dargestellt, so daß zu erkennen ist, wie die Spindel 1 mittels Lagern 2 in Längsrichtung verschiebbar im Spindelgehäuse 3 gelagert ist. Der Antrieb der Spindel 1 erfolgt über ein mit einem Antriebszahnrad 5 in Eingriff stehendes Zahnrad 4. Dieses Zahnrad 4 ist mit einer Innenverzahnung versehen, die mit einer Vielkeilverzahnung la der Spindel 1 zusammenwirkt, so daß die Spindel 1 über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Einrichtung in axialer Richtung verschiebbar ist. Am vorderen Ende der Spindel 1 ist die konische Aufnahmebohrung Xb zu

erkennen, in welche die mit einem konischen Schaft versehenen, auf der Zeichnung nicht dargestellten Werkzeuge eingespannt werden.

An dem Spindelgehäuse 3 ist mittels eines Anschraubflansches 6 ein Kupplungsgehäuse 7 befestigt, das wiederum ein Getriebegehäuse 8 trägt. An diesem Getriebegehäuse 8 ist schließlich ein Elektromotor 9 befestigt, der hauptsächlich in der Ansicht dargestellt ist. Von diesem Elektromotor 9 ist lediglich das Anschlußkabel 10 und die Abtriebswelle 11 zu erkennen, die an ihrem Ende als Zahnrad 11a ausgebildet ist.

Dieses Zahnrad Ua kämmt nnil drei Stufenrädern 12, die jeweils aus zwei Zahnrädern mit unterschiedlichem Durchmesser und unterschiedlichen Zähnezahlen bestehen. Die Zahnräder kleineren Durchmessers greifen in einen ringförmigen Abtriebskranz 13 ein, der mit einer zentralen Bohrung 13a versehen und als eine Hälfte einer Überlastkupplung 136 ausgebildet ist. Die andere Hälfte der Überlastkupplung 136 ist an einem Abtriebsteil 13causgebildet, das. mit dem Antriebsteil 14 einer elektromagnetischen Kupplung verschraubt und mit diesem gemeinsam im Getriebegehäuse 8 gelagert ist. Die Überlastkupplung 13b bewirkt eine Trennung des Elektromotors 9 von der elektromagnetischen Kupplung, sobald ein Werkzeug in der Aufnahmebohrung !oder Spindel 1 festgezogen ist. Der Antriebsteil 14 der elektromagnetischen Kupplung ist ringförmig ausgebildet und in ihrem Abtriebsteil 15 mit einer Erregerwicklung 16 versehen, die über einen Schleifring 17 mil einem im Kupplungsgehäuse 7 befestigten Anschlußstück 18 in Verbindung steht. Die Kraftübertragung erfolgt formschlüssig über eine Stirnverzahnung, deren einer Teil beim dargestellten Aiisführungsbeispicl einstückig am Abtriebsteil 15 ausgebildet ist, wogegen sich der andere Teil an einem Übertragungs- s$ ring i% befindet, der drehfest, aber in axialer Richtung beweglich am Antriebsteil 14 der Kupplung angeordnet ist. Im ausgekuppelten Zustand wird dieser Übertragungsring 19 durch Kupplungsfedern 20 an den Antriebsteil 14 gedrückt, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Nach Einschalten des Erregerstromes bewirkt das durch die Erregerwicklung 16 erzeugte magnetische Feld eine Axialverschiebung des Übertragungsringes 19, so daß die beiden Stirnverzahnungen der Kupplung miteinander entgegen der Kraft der Kupplungsfedern 20 in Eingriff gelangen.

Der Ablricbsteil 15 der voranstehend beschriebenen Kupplung ist mit einer Hülse 21 verbunden, die innen eine Vielkeilverzahnung aufweist. In dieser Vielkeilverzahnung ist die Keilwelle 22a einer in der hohlen Spindel S gelagerten Spannstange 22 geführt. Diese Spannstange 22 ist mittels eines Axiallagers 23 an der Spindel 1 abgestützt. Die Darstellung zeigt eine Lage der Spannstange 22, wie sie sich ergibt, wenn ein Werkzeug in die Aulnahmebohrung Ib der Spindel I eingesetzt und mittels der Spannstange 22 festgezogen ist. Bei feh'endem Werkzeug wird die Spannstange 22 mittels einer Schraubenfeder 24 in die Spindel I zurückgedrückt, so daß nur ein Teil des am vorderen Ende der Spannstange 22 angebrachten Gewindes 22a in die 6,., Aufnahmebohrung Xb hineinragt. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, daß die Bedienungsperson das. Werkzeug ausreichend tief in die Aufnahmebohrung Io einführen muß, so daß die Verdrehsicherung des Werkzeuges gegenüber der Spindel 1, die beispielsweise durch eine Nut an der Spindel 1 und einen Vorsprung am Werkzeug gebildet wird, zwangsläufig zur Wirkung kommt. Die Schraubenfeder 24 stützt sich mit ihrem einen Ende am Axiallager 23 und mit ihrem anderen Ende an einer Schulter 22c ab, die an der Spannstange 22 ausgebildet ist.

Zum Spannen eines in die Aufnahmebohrung Ib der Spindel 1 eingeschobenen Werkzeuges wird der Elektromotor 9 eingeschaltet, dessen an der Abtriebswelle 11 ausgebildetes Zahnrad 11a über die Stufenräder 12 den Abtriebskranz 13 des Getriebes in Umdrehungen versetzt. Der Abtriebskranz 13 nimmt hierbei über die Überlastkupplung 13b den Antriebsteil i4 der elektromagnetischen Kupplung mit, der wiederum den Übertragungsring 19 trägt. Wenn nunmehr die Erregerwicklung 16 im Abtriebsteil 15 der Kupplung von Strom durchflossen wird, bewirkt das sich aufbauende magnetische Feld eine Axialverschiebung des Übertragungsringes 19, so daß dessen Stirnverzahnung mit der Stirnverzahnung des Abtriebsteiles 15 in Eingriff kommt. Hierdurch überträgt sich das Drehmoment des Antriebsteiles 14 auf das Abtriebsteil 15, welcher das Drehmoment über die Hülse 21 in die Keilwelle 22a der Spannstange .22 weiterleitet. Da das Gewinde 22a der Spannstange 22 sich in die Gewindebohrung des in die Aufnahmebohrung Ib eingeführten Werkstückes einschraubt, erfolgt somit bei einer Drehung der Spannstange 22 ein Festziehen des Werkzeuges in der Spindel 1. Das Lösen des eingespannten Werkzeuges erfolgt bei umgekehrter Drehrichtung der voranstehend beschriebenen Übertragungselemente.

Durch geeignete Schaltung und Verriegelung wird dafür gesorgt, daß die Erregerwicklung 16 nur während des Stillstandes der Spindel 1 und nur zum Spannen oder Lösen eines Werkzeuges erregt werden kann. Während der übrigen Zeit, also insbesondere wenn die Spindel 1 umläuft, bleibt die elektromagnetische Kupplung gelöst, so daß ihr Antriebsteil 14 und alle im Kraftfluß davor liegenden Teile (Überlastkupplung, Getriebe und Motorläufer) nicht an der Drehung der Spindel 1 teilnehmen.

Durch die axiale Verschiebbarkeit der Keilwelle 22a in der Innenverzahnung der Hülse 21 bleibt die voranstehend beschriebene Kraftübertragung auch bei einer in Längsrichtung erfolgenden Verschiebung der Spindel 1 gegenüber dem Spindelgehäuse 3 aufrechterhalten, da die Keilwelle 22a stets mit einem Teil in der Innenverzahnung der Hülse 21 geführt ist. Trotz der hierfür notwendigen Länge der Keilwelle 22a ergibt sich durch die ringförmige Ausbildung der elektromagnetischen Kupplung und durch die Ausbildung des mit einer zentralen Bohrung 13a versehenen Getriebes eine verhältnismäßig kurze axiale Baulänge für den Elektrospanner

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Spannen und Lösen von mit einem konischen Schaft in eine entsprechende Bohrung einer Spindel einsetzbaren Werkzeugen mittels einer in einer zentralen Bohrung der Spindel drehbar gelagerten, mit einem Gewinde in eine Gewindebohrung des einzuspannenden Werkzeuges eingreifenden Spannsta.nge, die unter Zwischen-Schaltung einer Kupplung und eines Getriebes von einem am Spindelkasten befestigten Elektromotor antreibbar ist und die gegenüber dem Abtriebsteil der Kupplung durch eine Keilwellenverbindung zusammen mit der in Längsrichtung gegenüber dem Spindelkasten verschiebbaren Spindel längsverschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (t4 bis 20) ringförmig mit einer zentralen Durchtrittsöffnung für die Keilwelle (22a) ausgebildet ist, welche in einer mit dem Abtriebsteil (15) der Kupplung verbundenen, innen verzahnten Hülse (21) geführt ist und über die Trennebene der Kupplung hinaus in den Antriebsteil (14) der Kupplung hineinragt, und daß das zwischen dem Elektromotor (9) und der Kupplung angeordnete Getriebe (11 bis 13) mit einem ringförmigen, mit dem Antriebsteil (14) der Kupplung verbundenen Abtriebskranz (13) ausgebildet ist, der eine zentrale Bohrung (13a) zur Aufnahme der Keilwelle (22a) besitzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Abtriebskranz (13) des Getriebes und dem Antriebsteil (14) der Kupplung als Überlastkupplung (13fc) ausgebildet ist.