DE2424593B1 - Einrichtung zum Klemmen einer in der Frässpindel einer Werkzeugmaschine angeordneten Bohrspindel - Google Patents

Description

• Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der das hydraulische System unter Druck setzende Druckkolben durch eine Druckfeder über ein mechanisches Hebelsystem belastet wird, und daß eine Abhebevorrichtung vorgesehen ist, mittels derer das Hebelsystem vom Druckkolben abhebbar und das hydraulische System entlastbar ist.
• Die Belastung durch eine Druckfeder gewährleistet, daß der Druck im hydraulischen System auch bei größeren Leckageverlusten weitgehend erhalten bleibt, wenn man von den vernachlässigbaren Änderungen der Federkraft in Abhängigkeit vom Federweg absieht.
• Die am Hebelsystem angreifende Abhebevorrichtung ermöglicht es, in einfacher Weise von der Betriebsart mit geklemmter Bohrspindel auf die Betriebsart mit gelöster Bohrspindel umzuschalten oder umgekehrt, ohne daß die grundsätzliche Druckeinstellung des Systems dabei verändert werden müßte. Selbstverständlich läßt die Erfindung eine Änderung dieser grundsätzlichen Druckeinstellung auch zu, indem die Kraft der den Druckkolben belastenden Feder durch Verändern der Federvorspannung oder Austauschen der Feder geändert wird.
• Die eigentlichen, hydraulisch betätigten Klemmvorrichtungen sind in der umlaufenden Frässpindel angeordnet und drücken bei Betätigung auf die darin verschiebbar gelagerte Bohrspindel. Nach einem Merkmal der Erfindung sind auch das hydraulische System, der Druckkolben, die Druckfeder sowie das Hebelsystem zwischen Druckkolben und Druckfeder mit der Frässpindel verbunden und laufen mit dieser um. Auf diese Weise wird erreicht, daß die gesamte Klemmeinrichtung mit der umlaufenden Frässpindel integriert ist, so daß bei geklemmter Bohrspindel keine mechanischen oder hydraulischen Überbrückungen von feststehenden Bauteilen auf die umlaufende Frässpindel, welche Anschluß- oder Abdichtungsprobleme mit sich bringen würden, erforderlich sind.
• Ein Eingriff von außen in dieses geschlossene, mit der Frässpindel umlaufende System ist nur erforderlich, wenn die Klemmung gelöst werden soll, d. h. wenn mittels der Abhebevorrichtung das Hebelsystem vom Druckkolben abgehoben werden soll, so daß die Federkraft nicht mehr auf den Druckkolben wirkt. Erfindungsgemäß ist die Abhebevorrichtung außerhalb der mit der Frässpindel umlaufenden Teile angeordnet und nur während des Stillstandes der Frässpindel betätigbar. Dabei wird die Spindel beispielsweise durch eine bekannte Nachdrehvorrichtung nach dem Auslaufen zunächst in eine definierte Stellung gedreht und dort fixiert, so daß das Hebelsystem eine bestimmte Winkellage einnimmt, in der es vom Abhebesystem abgehoben werden kann. Gleichzeitig ist eine mit der Frässpindel umlaufende, von außen betätigbare Verriegelungseinrichtung vorgesehen, durch welche das Hebelsystem in seiner abgehobenen Stellung blockierbar ist. Zum Lösen der Klemmung wird also die Frässpindel stille setzt, die Abhebevorrichtung betätigt, das Hebelsystem in abgehobener Stellung blockiert und anschließend die Abhebevorrichtung wieder außer Eingriff mit dem Hebelsystem gebracht. Jetzt ist die Frässpindel wiederum ohne Überbrückungen zu feststehenden Maschinenteilen. Die Abhebevorrichtung kann mechanisch von Hand oder auch über einen beliebigen Stellmotor bedient werden. Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist sie einen hydraulisch gegen den Druck einer Rückholfeder betätigbaren Stellkolben auf, dessen Bewegung über ein Übertragungsgestänge auf das zwischen Druckkolben und Druckfeder angeordnete Hebelsystem übertragen wird.
• Aus Gründen der besseren räumlichen Verteilung und Massenverteilung der mit der Frässpindel umbau fenden Bauteile sind bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung der Druckkolben und die Druckfeder auf diametral entgegengesetzten Seiten der Frässpindel angeordnet und das Hebelsystem als zweiarmiger, die Frässpindel umfassender Hebel ausgebildet.
• Eine besonders steife und damit präzise Konstruktion ergibt sich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dann, wenn der Hebel als ein die Frässpindel umgebender Ring ausgebildet ist, der mittels zweier vom Ring aus nach innen stehender Achsstummel um einen Durchmesser kippbar auf der Frässpindel gelagert ist.
• Als Klemmvorrichtung dient nach einem weiteren Merkmal der Erfindung eine an sich schon bekannte, die Bohrspindel umgebende dünnwandige Büchse, die von außen durch das hydraulische Druckmittel belastbar ist (DT-PS 8 27 570). Diese Konstruktion ist baulich sehr einfach und billig.
• Nach einem anderen Merkmal der Erfindung wird die Klemmvorrichtung oder eine der Klemmvorrichtungen durch einen die Bohrspindel umgebenden Kranz von radial verschiebbar gelagerten Klemmkörpern gebildet, die von außen hydraulisch belastbar sind.
• Diese Konstruktion kommt vor allem dort zur Anwendung, wo die Mantelfläche der Bohrspindel in irgendeiner Weise von einer Zylinderfläche abweicht und beispielsweise prismenförmig ist oder eine Nut bzw. Feder zur Drehverbindung mit der Frässpindel aufweist.
• Um zu verhindern, daß bei geklemmter Bohrspindel der Bohrvorschub betätigt wird, ist nach einem anderen Merkmal der Erfindung ein Schalter vorgesehen, welcher bei der der Klemmstellung des Hebelsystems entsprechenden Lage den Steuerkreis zur Betätigung des Bohrvorschubes unterbricht.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Frässpindel mit Bohrspindel und Klemmeinrichtung, Fig.? eine Klemmvorrichtung, welche aus mehreren, radial gegen die Bohrspindel drückbaren Klemmkörpern besteht, F i g. 3 einen Querschnitt durch das als Ring ausgebildete Hebelsystem zwischen Druckfeder und Druckkolben, Fig.4 eine Verriegelungseinrichtung zum Verriegeln des ringförmigen Hebels gemäß F i g. 3 in seiner vom Druckkolben abgehobenen Lage.
• Die in F i g. 1 gezeigte Frässpindel 2 ist über zwei Radiallager 4, 6 sowie ein Axiallager 8 im Gehäuse 10 einer Werkzeugmaschine gelagert und über ein mit der Frässpindel verbundenes Zahnrad 12 antreibbar.
• Innerhalb der Frässpindel 2 und koaxial dazu ist eine Bohrspindel 14 drehfest und axial verschiebbar gelagert. Der Antrieb für den axialen Bohrvorschub kann in beliebiger bekannter und deshalb nicht näher dargestellter Weise erfolgen.
• Die Bohrspindel 14 ist mit einer konischen Werkzeugaufnahme 16 versehen. Eine Spannstange 18 mit einem Verriegelungskopf 20 dient zum Einspannen der Werkzeuge in die Bohrspindel. Die Spannkraft wird durch eine Spannfeder 22 aufgebracht. Gelöst wird die Spannstange beispielsweise hydraulisch.
• Zum Klemmen der Bohrspindel 14 in der Frässpindel 2 dienen jeweils im vorderen und im hinteren Bereich der Bohrspindel angeordnete, hydraulisch belastete Klemmvorrichtungen. Die vordere Klemmvorrichtung 24 besteht aus einer in einer Ausnehmung 26 der Frässpindel 2 angeordneten dünnwandigen Hülse 28. Diese Hülse 28 ist mit einer äußeren Ringnut 30 versehen, die über eine Zuführungsleitung 32 mit dem unter Druck stehenden hydraulischen System verbunden ist.
• Dieses hydraulische System umfaßt einen in der Frässpindel ausgebildeten Verteilerkanal 34, welcher über einen Anschlußkanal 36 mit einer Druckkammer 40 in Verbindung steht. In dieser Druckkammer 40 ist ein Druckkolben 42 verschiebbar angeordnet. Der Druckkolben wird über einen Hebel 44 durch eine dem Druckkolben diametral gegenüberliegende Druckfeder 46 belastet. Die Druckkammer, der Druckkolben sowie die Druckfeder sind in einer die Frässpindel umgebenden, mit dieser fest verbundenen Hülse 60 angeordnet, sodaß also die genannten Bauelemente mit der Frässpindel umlaufen. Die Druckfeder ist vorzugsweise so ausgelegt, daß sie eine sehr flache Federkennlinie aufweist, so daß sich eine geringfügige Federkraftänderung in Abhängigkeit vom Federweg beim Ausgleich von Leckverlusten nicht auswirkt.
• Die hintere Klemmvorrichtung 48 besteht im wesentlichen aus einem die Bohrspindel umgebenden Kranz von radial verschiebbar gelagerten Klemmkörpern 50, die von außen hydraulisch belastbar sind (F i g. 2). Jeder dieser Klemmkörper ist in einem in der Frässpindel ausgebildeten radialen Kanal 52 angeordnet. Diese Kanäle 52 sind durch eine ebenfalls in der Frässpindel angeordnete äußere Ringnut 54 miteinander verbunden, die ihrerseits an den Verteilerkanal 34 angeschlossen ist. Die Anordnung von einzelnen Klemmkörpern an Stelle einer Hülse ist dann zu empfehlen, wenn, wie im dargestellten Beispiel, die Mantelfläche der Bohrspindel 14 durch Nuten 56 unterbrochen ist, die zur Aufnahme der Gleitfedern dienen, mittels derer die Bohrspindel drehfest mit der Frässpindel 2 verbunden ist.
• Der Hebel 44, durch welchen die Kraft der Druckfeder 46 auf den Druckkolben 42 übertragen wird, ist als ein die Frässpindel umgebender Ring ausgebildet. Wie insbesondere aus Fig.3 hervorgeht, ist dieser Ring durch zwei radial nach innen stehende Achsstummel 58 um einen Durchmesser kippbar auf der Frässpindel 2 bzw. der diese umgebenden und mit ihr verbundenen Hülse 60 gelagert, so daß auch der Ring mit der Frässpindel umläuft.
• In F i g. list der ringförmige Hebel 44 in der Stellung gezeichnet, die dem geklemmten Zustand der Bohrspindel 14 entspricht. Die Kraft der Druckfeder 46 wird über den Hebel auf den Druckkolben 42 übertragen, so daß die Druckkammer 40 sowie der Verteilerkanal 34 unter Druck stehen. Dieser Druck wird auch auf die vordere Klemmvorrichtung 24 sowie die hintere Klemmvorrichtung 48 übertragen, so daß die Bohrspindel in ihrer axialen Lage gegenüber der Frässpindel 2 festgeklemmt ist. Um die Klemmung zu lösen, muß der Druckkolben 42 entlastet werden. Zu diesem Zweck ist eine Abhebevorrichtung vorgesehen, mittels derer der ringförmige Hebel 44 vom Druckkolben 42 abhebbar und das hydraulische System entlastbar ist. Diese Abhebevorrichtung besteht im wesentlichen aus einem im Gehäuse der Werkzeugmaschine verschiebbar gelagerten Riegel 62, durch welchen der Hebel 44 gegen die Kraft der Druckfeder 46 geschwenkt werden kann. Der Riegel 62 ist seinerseits mit einem Ende eines zweiarmigen Hebels 64 verbunden, dessen anderes Ende über eine Kolbenstange 66 mit einem hydraulischen Stellkol ben 68 in Verbindung steht. Dieser Stellkolben 68 wird über eine Zuführungsleitung 70 von einer nicht näher dargestellten Druckmittelquelle aus beaufschlagt und zum Abheben des Hebels 44 gegen die Kraft einer Rückführfeder 72 verschoben.
• Weiterhin ist eine Verriegelungsvorrichtung vorgesehen, um den ringförmigen Hebel 44 in seiner abgehobenen Stellung zu arretieren. Diese Verriegelungsvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem ebenfalls in der die Frässpindel 2 umgebenden Hülse 60 gelagerten Stift 74 welcher von außen um seine Achse in zwei verschiedene Stellungen gedreht werden kann. Dieser Stift ist in seinem mittleren Bereich einseitig abgefräst.
• Wie insbesondere aus F i g. 1 hervorgeht, gibt der Stift in der Lage, in der die abgefräste Seite dem ringförmigen Hebel 44 zugewandt ist, den Schwenkweg des Hebels 44 frei. Nach einer Drehung um 1800 blockiert er den Hebel jedoch in seiner vom Druckkolben 42 abgehobenen Lage. Wie aus F i g. 4 zu erkennen ist, ist an dem in dieser Figur linken Ende des Stiftes 74 z. B. ein Dreikant ausgebildet, auf den ein Steckschlüssel zur Betätigung dieses Stiftes gesteckt werden kann. Selbstverständlich ist es auch denkbar, diesen Stift hydraulisch oder auf eine beliebige andere Weise zu verstellen und diese Verstellung mit der Betätigung der Abhebevorrichtung zu koppeln. Am Ende des Stiftes 74 ist eine an sich bekannte Feder-Schnapper-Vorrichtung 75 angeordnet, die den Stift 74 in seinen beiden Sollstellungen fixiert.
• Zum Ausgleich von größeren Leckverlusten ist ein justierkolben 80 vorgesehen, der in eine mit dem hydraulischen System verbundene Speicherkammer einschraubbar ist, wobei der Justierkolben gleichzeitig mit einem Anschluß für ein Druckanzeigegerät 82 ausgestattet ist. Das Druckanzeigegerät kann nur bei stillstehender Frässpindel angeschlossen sein.
• Weiterin ist eine Füllöffnung 83 für das hydraulische System vorgesehen, welche durch einen Verschlußstopfen 84 verschließbar ist. Dieser Verschlußstopfen verschließt in ganz eingeschraubter Lage die Füllöffnung 83, in etwas gelöster Stellung gibt er jedoch den Weg zu der im Verschlußstopfen angeordneten Anschlußbohrung 86 zum Anschluß einer Fülleitung frei.
• Um ein Einschalten des Bohrvorschubes bei geklemmter Bohrpindel zu verhindern, ist ein Schalter 88 vorgesehen, welcher bei einer der Klemmstellung des ringförmigen Hebels 44 entsprechenden Stellung den Steuerkreis zur Betätigung des Bohrvorschubes unterbricht. Dieser Schalter wird durch eine in F i g. 4 schematisch dargestellte, im Gehäuse 10 der Maschine drehbar gelagerte und durch den Schlüssel zur Betätigung des Stiftes 74 zu verstellende Steuerwelle 90 betätigt. Diese Steuerwelle ist einseitig zur Hälfte abgefräst, so daß er in einer - der dargestellten - Lage den Schalter 88 so verstellt, daß der Steuerkreis für den Bohrvorschub unterbrochen ist, in der um 1800 gedrehten Lage jedoch diesen Steuerkreis schließt.

Claims (12)

1. Patentansprüche: 1. Einrichtung zum Klemmen einer in der Frässpindel einer Werkzeugmaschine koaxial angeordneten, axial verschiebbaren Bohrspindel, mit einer oder mehreren die Bohrspindel umgebenden, hydraulisch betätigbaren Klemmvorrichtungen, die an ein durch einen Druckkolben belastetes hydraulisches System angeschlossen sind, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß der das hydraulische System unter Druck setzende Druckkolben (42) durch eine Druckfeder (46) über ein mechanisches Hebelsystem (44) belastet wird, und daß eine Abhebevorrichtung (62, 64, 68) vorgesehen ist, mittels derer das Hebelsystem vom Druckkolben abhebbar und das hydraulische System entlastbar ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische System, der Druckkolben (42), die Druckfeder (46) sowie das Hebelsystem zwischen Druckkolben und Druckfeder mit der Frässpindel (2) verbunden sind und mit dieser umlaufen.
3. 3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhebevorrichtung (62, 64, 68) außerhalb der mit der Frässpindel (2) umlaufenden Teile angeordnet ist und nur beim Stillstand der Spindeln betätigt wird, und daß eine mit der Frässpindel umlaufende, von außen betätigbare Verriegelungseinrichtung (74) vorgesehen ist, durch welche das Hebelsystem (44) in seiner abgehobenen Stellung arretierbar ist.
4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhebevorrichtung (62, 64, 68) einen hydraulisch gegen den Druck einer Rückführfeder (72) betätigbaren Stellkolben (68) umfaßt, dessen Bewegung über ein Übertragungsgestänge auf das zwischen Druckkolben (42) und Druckfeder (46) angeordnete Hebelsystem übertragen wird.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung (74) als drehbarer Exzenter od. dgl. ausgebildet ist, welcher in einer Lage eine Schwenkung des Hebelsystem! (44) erlaubt, in einer um 1800 gedrehten Lage jedoch das Hebelsystem in seiner abgehobenen Stellung festhält.
6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkolben (42) und die Druckfeder (46) auf diametral entgegengesetzten Seiten der Frässpindel (2) angeordnet sind, und daß das Hebelsystem als zweiarmiger, die Frässpindel umfassender Hebel (44) ausgebildet ist.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (44) als ein die Frässpindel umgebender Ring ausgebildet ist, der mittels zweier vom Ring aus nach innen stehender Achsstummel (58) um einen Durchmesser kippbar auf der Frässpindel (2) bzw. damit verbundenen Bauteilen gelagert ist.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Klemmvorrichtung (24) eine die Bohrspindel umgebende dünnwandige Büchse (28) dient, die von außen durch das hydraulische Druckmittel belastbar ist.
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Klemmvorrichtung (48) ein die Bohrspindel umgebender Kranz von radial verschiebbar gelagerten Klemmkörpern (50) dient, die von außen hydraulisch beaufschlagt sind.
10. 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich von größeren Leckverlusten ein Justierkolben (80) vorgesehen ist, der in eine mit dem hydraulischen System verbundene Speicherkammer einschraubbar ist, und daß der lustierkolben gleichzeitig mit einem Anschluß für ein Druckanzeigegerät (82) versehen ist.
11. 11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Füllöffnung (83) für das hydraulische System vorgesehen ist.
12. 12. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (88) vorgesehen ist, welcher bei der der Klemmstellung des Hebelsystems entsprechenden Lage den Steuerkreis zur Betätigung des Bohrvorschubes der Bohrspindel (14) unterbricht.

    Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Klemmen einer in der Frässpindel einer Werkzeugmaschine koaxial angeordneten, axial verschiebbaren Bohrspindel od. dgl., mit einer oder mehreren die Bohrspindel umgebenden, hydraulisch betätigbaren Klemmvorrichtungen, die an ein durch einen Druckkolben belastetes hydraulisches System angeschlossen sind. Die mit der Frässpindel drehfest verbundene Bohrspindel kann z. B.

    für Bohr- oder Gewindeschneidarbeiten eine Vorschubbewegung relativ zur Frässpindel durchführen, bei Fräsarbeiten dieser gegenüber jedoch festgeklemmt werden.

    Es ist bereits eine Einrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei welcher der das hydraulische System unter Druck setzende Druckkolben durch eine verstellbare Schraube belastet wird (DT-Gbm 1874328).

    Zum Lösen oder Klemmen der Bohrspindel muß jedesmal mittels eines Schlüssels die Schraube solange verdreht werden, bis der Druck im hydraulischen System den gewünschten Wert hat. Eine derartige Einrichtung ist sehr umständlich zu bedienen, so daß auch eine relativ große Wahrscheinlichkeit für Fehlbedienung gegeben ist. Außerdem eignet sich eine derartige, für manuelle Bedienung eingerichtete Konstruktion nicht zum Einbau in moderne gesteuerte Maschinen.

    Ein weiterer Nachteil wird schließlich darin gesehen, daß die unvermeidlichen Leckageverluste ständig beobachtet und durch Nachstellen der Schraube korrigiert werden müssen, da bei den weitgehend inkompressiblen Hydraulikflüssigkeiten schon kleinste Leckmengen den Druck im System beträchtlich absinken lassen.

    Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die weitgehend automatisch arbeitet und sich deshalb für den Einbau in eine gesteuerte Maschine besser eignet als das bekannte System, und die auch Leckageverluste in einem weiten Bereich automatisch korrigiert.