DE2500748B2 - Spindelstock - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Spindelstock für eine mit Vorschubantrieben für relative Vorschubbewegungen
zwischen Werkzeug und Werkstück versehene Werkzeugmaschine mit einer in ihm drehbar und feststellbar
gelagerten, durch einen Positionierantrieb drehantreibbaren Außentrommel, in der exzentrisch eine ebenfalls
durch einen Positionierantrieb drehantreibbare Innentrommel drehbar und feststellbar gelagert ist, in welcher
exzentrisch eine drehantreibbare Arbeitsspindel gelagert ist, der mittelbar eine axiale Einstell- bzw.
Vorschubbewegung erteilbar ist.
Ein Spindelstock der voranstehend beschriebenen Art ist aus der DT-OS 22 24 202 bekannt. Mit diesem
Spindelstock kann eine genaue, leicht ansteuerbare und mit einer hohen Genauigkeit wiederholbare Positionierung
eines Werkzeuges vorgenommen werden, welches am vorderen Ende der Spindel angeordnet und durch
den Drehantrieb der Spindel antreibbar ist. Die durch Verwendung zweier Trommeln erzielte Lagerung der
Spindel innerhalb des Spindelstockes ist besonders stark und weist niedrige Flächenbelastungen auf. Da das
Positionieren des an der Spindel angeordneten Werkzeuges durch Drehen der Außentrommel gegenüber
dem Ständer und/oder durch Drehen der Innentrommel gegenüber der Außentrommel erfolgen kann, ist jeder
Punkt innerhalb eines Kreises ansteuerbar, dessen Radius sich aus der Summe der Exzentrizitäten ergibt,
und zwar der Exzentrizität der Aufnahmebohrung für die Innentrommel in der Außentrommel zuzüglich der
Exzentrizität der Aufnahmebohrung für die Spindel in der Innentrommel.
Dieser bekannte Spindelstock ist jedoch insofern noch nachteilig, als die Bewegungsmöglichkeiten, die für
die Spindel durch die beiden Trommeln gegeben sind, nur der Positionierung dienen, die Vorschubbewegungen
dagegen müssen durch Bewegen des gesamten Spindelstockes und/oder des Werkstückaufspanntisches
erfolgen.
Auch für die Axialbewegung der Spindel, sowohl für Vorschub- als auch Einstellbewegung, ist der gesamte
Spindelstock zu bewegen. Diese vom Spindelstock bzw. vom Werkstückaufspanntisch auszuführenden Bewegungen
können wegen der großen zu bewegenden Massen nicht mit der gleichen Genauigkeit erfolgen, wie
sie für die Einstellbewegungen durch die beiden Trommeln gegeben sind, weshalb diese Genauigkeit bei
der Bearbeitung selbst nicht nutzbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
r> Spindelstock der eingangs beschriebenen Art derart
weiterzubilden, daß eine Werkzeugmaschine geschaffen wird, bei der auch die möglichen Vorschubbewegungen
mit einer Genauigkeit ausführbar sind, die derjenigen entspricht, mit der die Arbeitsspindel aufgrund der
in bekannten Trommel-Anordnung positionierbar ist,
wobei dies auch für die axialen Bewegungen der Arbeitsspindel zutreffen soll.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Außentrom-
ii mel als auch der Innentrommel außer ihrem Positionierantrieb
jeweils noch ein Vorschubantrieb als weiterer Drehantrieb zugeordnet ist und daß die Arbeitspindel
für ihre axiale Bewegung in bekannter Weise in einer Pinole gelagert ist.
Mit diesem Vorschlag der Erfindung wird nicht nur erreicht, daß die Spindel ohne die Verwendung einer
Schlittenführung in drei Achsen mit höchster Genauigkeit verfahren werden kann, weil zusätzlich zu den
zylindrischen Lagerflächen zwischen Ständer und
2"> Außentrommel sowie Außentrommel und Innentrommel
auch die Spindellagerung durch eine Drehlagerung innerhalb der Pinole und durch eine zylindrische
Lagerung zur axialen Verschiebung gebildet wird, sondern daß durch die zusätzliche Anordnung jeweils
in eines weiteren Drehantriebes als Vorschubantrieb für
jede der beiden Trommeln eine Werkzeugmaschine geschaffen wird, die eine bisher unbekannte Vielzahl
von Anwendungsmöglichkeiten ergibt. Bei der mit dem erfindungsgemäßen Spindelstock versehenen Works'; zeugmaschine kann nicht nur die Spindel, sondern jede
Trommel angetrieben und damit als Bearbeitungsspindel verwendet werden, wodurch in Verbindung mit der
wahlweisen oder gleichzeitigen Anordnung nicht nur eines Werkzeuges, sondern auch eines Meßgerätes
4t und/oder eines Werkstückes nahezu unbeschränkte Möglichkeiten für das Positionieren, für die Bearbeitung
und für Meßvorgänge geschaffen werden.
Der erfindungsgemäße Spindelstock besitzt nicht nur den Vorteil, daß ein genaues Positionieren eines
4i Werkzeuges, Werkstückes und/oder Meßgerätes durch
Drehen der Außentrommel gegenüber dem Ständer und durch Drehen der Innentrommel gegenüber der
Außentrommel erfolgen kann, sondern daß sich insgesamt eine sehr starre und mit höchster Präzision
herstellbare Lagerung ergibt, weil es sich insgesamt um Bohrungen und Wellen handelt. Die Lagerflächen sind
im Verhältnis zum Verstellbereich sehr groß, so daß sich eine geringe Flächenbelastung ergibt, die darüber
hinaus gleichmäßig und unabhängig von der jeweiligen Position des Werkzeuges, Werkstückes bzw. Meßgerätes
ist, weil sie keine von der jeweiligen Stellung abhängigen Kippmomente kennt. Die Lagerflächen sind
weiterhin gut gegen das Eindringen von Staub und Schmutz geschützt. Schließlich ist das gesamte System
mi im Hinblick auf Wärmeschwankungen unempfindlich, da alle an der Lagerung teilhabenden Elemente den
gleichen Wärmebedingungen ausgesetzt sind, so daß sich keine unterschiedlichen Ausdehnungen zwischen
den einzelnen Teilen ergeben. Insgesamt genügt der
i>"> erfindungsgemäße Spindelstock infolge seiner extrem
starren Lagerung höchsten Anforderungen, weil mit ihm
Werkzeuge, Werkstücke und/oder Meßgeräte mit höchster Präzision und höchster Wiederholgenauigkeit
positioniert werden können; die Genauigkeit liegt eine Zehnerpotenz höher als bei bekannten Ausführungen.
Der erfindungsgemäße Spindelstock besitzt verschiedene Anwendungsmöglichkeiten, die dem jeweiligen
Bedarfsfall angepaßt werden können, ohne daß eine ί Änderung im Aufbau erforderlich ist. In einem Fall trägt
die Pinole ein Werkzeug, mit welchem ein beispielsweise auf einem Untergestell befestigtes Werkstück
bearbeitet wird. Zum Bearbeiten des Werkstückes kann einmal die Außentrommel gegenüber dem Ständer in
Umdrehungen versetzt werden, wobei die Innentrommel gegenüber der Außentrommel und die das
Werkzeug tragende Pinole gegenüber der Innentrommel festgesetzt werden. Hierdurch lassen sich insbesondere
Bohrungen mit großem Durchmesser bearbeiten, wie dies beispielsweise bei Turbinengehäusen erforderlich
ist. Zum anderen ist es bei auf der Pinole angeordnetem Werkzeug möglich, die Außentrommel
im Ständer festzusetzen und die Innentrommel drehen zu lassen, wobei die Pinole gegenüber der Innentrommel
festsetzt wird. Weiterhin ist es möglich, sowohl die Außentrommel als auch die Innentrommel festzusetzen
und die Pinole mit dem Werkzeug umlaufen zu lassen.
Die voranstehend für ein Werkzeug geschilderten Möglichkeiten bestehen ebenso bezüglich eines an der 2r>
Pinole befestigten Werkstückes oder Meßgerätes. Durch geeignete Maßnahmen kann ein auf der Pinole
befestigtes Werkzeug auch durch ein Meßgerät ersetzt werden, um die jeweils durchgeführte Bearbeitung
sofort anschließend zu überprüfen. in
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Vorderansicht des Spindelstockes,
F i g. 2 eine rückwärtige Ansicht des Spindelstockes jr>
nach F i g. 1, ebenfalls in perspektivischer Darstellung,
Fig.3 einen senkrechten Längsschnitt durch den Spindelstock gemäß F i g. 1 und
Fig.4 eine Darstellung der Klemmeinrichtung in
vergrößertem Maßstab. tu
Der Spindelstock besitzt einen Ständer 1, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel auf eine Grundplatte
2 aufgesetzt ist, die parallel zur Vorderfläche des Ständers 1 mit im Querschnitt T-förmigen Nuten 2a
versehen ist, mit deren Hilfe Werkstücke bzw. r> Werkzeughalter an der Grundbacke 2 in unterschiedlichen
Stellungen befestigt werden können. In einer zentrischen Bohrung des Ständers t ist eine Außentrommel
3 drehbar gelagert. Diese Außentrommel 3 besitzt eine exzentrisch angeordnete Bohrung, in welcher eine >o
Innentrommel 4 drehbar gelagert ist. Exzentrisch zur Drehachse dieser Innentrommel 4 ist in einer Bohrung
wiederum eine Pinole 5 angeordnet, die in axialer Richtung verschiebbar ist. In der Pinole 5 ist eine
Spindel 6 drehbar gelagert. v>
Durch Verdrehen der Außentrommel 3 gegenüber dem Ständer 1 und der Innentrommel 4 gegenüber der
Außentrommel 3 läßt sich die Drehachse der Spindel 6 an jeden beliebigen Punkt auf der Fläche eines Kreises
bringen, dessen Radius sich aus der Summe der w> Exzentrizitäten ergibt, d. h. aus der Exzentrizität der
Drehachse der Innentrommel 4 gegenüber der Drehachse der Außentrommel 3 zuzüglich der Exzentrizität
der Drehachse der Spindel 6 gegenüber der Drehachse der Innentrommel 4. Um die jeweilige Lage der Spindel (,·.
6 exakt feststellen bzw. einstellen zu können, ist gemäß F i g. 2 die Außentrommel 3 an ihrem hinteren Ende mit
einem Skalenring 3a und die Innentrommel 4 an ihrem hinteren Ende mit einem Skalenring 4a versehen. Diesi
Skalenringe 3a bzw. 4a arbeiten mit einem Lesegerät'. bzw. 8 zusammen, die am Ständer 1 bzw. an de
Außentrommel 3 angeordnet sind und die jeweiligi Stellung der zugehörigen Trommel feststellen.
Zum Antrieb der im Ständer 1 drehbar gelagerte! Außentrommel 3 sind gemäß F i g. 3 am Ständer 1 eii
Hauptantrieb9 sowie ein Positionierantrieb lOangeord
net, die über ein gemeinsames Antriebsritzel 11 au einen an der Außentrommel 3 angebrachten Außen
zahnkranz 3b wirken. Die Drehbewegung der Innen
trommel 4 gegenüber der Außentrommel 3 erfolg ebenfalls mittels eines Hauptantriebes 12 bzw. eine;
Positionierantriebes 13, die beide im Inneren de: Innentrommel 4 angeordnet sind. Auch der Hauptan
trieb 12 und der Positionierantrieb 13 besitzen eir gemeinsames Antriebsritzel 14, welches über eir
Zwischenritzel 15 auf einen Innenzahnkranz 3c dei Außentrommel 3 wirkt.
Während die Hauptantriebe 9 bzw. 12 den Antriet der jeweiligen Trommel 3 bzw. 4 zwecks Durchführung
eines Bearbeitungsvorganges übernehmen, dienen die Positionierantriebe 10 bzw. 13 dazu, die Trommel 3 bzw
4 exakt in die jeweils gewünschte Position zu bringen. Ir dieser Position wird die Außentrommel 3 gegenübei
dem Ständer 1 bzw. die Innentrommel 4 gegenüber der Außentrommel 3 durch eine Klemmvorrichtung 16 bzw
17 festgelegt, die nachfolgend unter Bezugnahme aul Fig.4 noch beschrieben werden. Der Fig.3 ist zu
entnehmen, daß die Klemmvorrichtung 16 am Ständer 1 angeordnet ist und mittels zweier Klemmbacken 16i
beidseitig auf den Außenzahnkranz 3b an der Außentrommel 3 wirkt. Die Klemmvorrichtung 17 ist an der
Innenseite der Innentrommel 4 angeordnet und wirki mit zwei Klemmbacken 17a beidseitig auf der
Innenzahnkranz 3cder Außentrommel 3.
In der Innentrommel 4 ist — wie aus Fig.3 hervorgeht — weiterhin ein Antrieb 18 angeordnet, der
über ein Antriebsritzel 19 und ein Zwischenritzel 20 eine mit einer Außenverzahnung versehene Antriebsbuchse
21 antreibt, welche mittels einer Keilverzahnung auf der Spindel 6 angeordnet ist. Die Keilverzahnung erlaubt
eine axiale Verschiebung der Spindel 6 zusammen mit der Pinole 5. Diese Axialverschiebung erfolgt mittels
eines auf der Pinole 5 angeordneten Kolbens 5a. Um die jeweilige axiale Stellung der Pinole 5 und damit der
Spindel 6 festzustellen bzw. einzustellen, ist die Spindel 5 mit einer Skalenstange 22 versehen, die mit einem
Lesegerät 23 zusammenwirkt.
Die in Fig.3 lediglich schematisch dargestellten Klemmvorrichtungen 16 und 17 sind in einem
Ausführungsbeispiel in F i g. 4 dargestellt. Die F i g. 4 ist ein in Längsrichtung des Spindelstockes, d. h. in
Übereinstimmung mit F i g. 3 gelegter Schnitt durch die Klemmvorrichtungen 16 und 17, wobei jedoch die
Klemmvorrichtung 17 gegenüber F i g. 3 derart um 90° versetzt dargestellt ist, daß sie in Fig.4 in derselben
Ebene wie die Klemmeinrichtung 16 liegt. Um diesen Sachverhalt zu verdeutlichen, ist der in F i g. 4
geschnittene Teil der Außentrommel 3 durch eine waagerechte Linie getrennt, entlang welcher die zur
zeichnerischen Vereinfachung erfolgte Verschiebung vorgenommen worden ist.
Gemäß Fig.4 besteht die Klemmvorrichtung 16 für
die Außentrommel 3 aus den in Fig.3 erkennbaren Klemmbacken 16a, welche an gegenüberliegenden
Flächen auf den Außenzahnkranz 3b der Außentrommel 3 wirken. Jede Klemmbacke 16a ist an einem Hebel 166
25 OO 748
angeordnet, der sich einerseits über ein Gelenk 16c und einen Lagerbock 16c/ am Ständer 1 abstützt und
andererseits über ein Gelenk 16e von einem Druckzylinder 24 betätigt wird. Dieser Druckzylinder 24 besteht
aus einem geschlossenen Gehäusedeckel 24a, einem zylindrischen Gehäuse 246 und einem Kolben 24c,
dessen Kolbenstange 24t/ durch einen mit einer Bohrung versehenen Gehäusedeckel 24e hindurchgeführt
ist. Während sich der eine Hebel 166 der Klemmvorrichtung 16 mittels des Gelenkes 16ean dem
geschlossenen Gehäusedeckel 24a abstützt, erfolgt die Abstützung des anderen Hebels 166 an der Kolbenstange
24c/. Auf diese Weise wird stets eine gleichmäßige Belastung der beiden Klemmbacken 16a erzielt. Durch
eine Beaufschlagung der deckelseitigen Fläche des Kolbens 24c wird somit ein Festklemmen der Außentrommel
3 am Ständer 1 bewirkt. Diese Klemmung mittels der Klemmvorrichtung 16 wird aufgehoben,
sobald die ringförmige stangenseitige Fläche des Kolbens 24cmit Druckmittel beaufschlagt wird.
In entsprechender Weise ist auch die Klemmvorrichtung 17 ausgebidet, die in der oberem Hälfte der F i g. 4
dargestellt ist. Die Klemmbacken 17a wirken beidseitig auf den Innenzahnkranz 3c. Jede Klemmbacke 17a ist an
einem Hebel 176 angeordnet, der jeweils über ein Gelenk 17cund einen Lagerbock 17c/an der Innenseite
der Innentrommel 4 abgestützt ist. Die Verschwenkbewegung der Hebel 176 erfolgt mittels jeweils eine:
Gelenkes 17c durch einen Druckzylinder 25, dei entsprechend dem Druckzylinder 24 ausgebildet ist unc
aus einem geschlossenen Gehäusedeckel 25a, einerr
■i Gehäuse 256, einem Kolben 25c mit Kolbenstange 25c
und einem durchbrochenen Gehäusedeckel 25ebesteht.
Der voranstehend in seinem Aufbau und in seiner
Einzelfunktionen beschriebene Spindelstock kann zur exakten Positionierung eines Werkzeuges, einesWerk
κι Stückes und/oder eines Meßgerätes verwendet werden
die jeweils auf dem vorderen Ende der Spindel 6 befestigt werden, auf der Zeichnung jedoch nichi
dargestellt sind. Die voranstehend beschriebener Hauptantriebe 9 und 12, Positionierantriebe 10 und 13
r> sowie Klemmvorrichtungen 16 und 17 ermöglicher
wahlweise einen Antrieb bzw. ein Positionieren unc Festsetzen einerseits der Außentrommel 3 gegenübei
dem Ständer 1 und andererseits der Innentrommel A gegenüber der Außentrommel 3. Bei feststehender
Jd Spindel 6 kann somit das mittels der Pinole 5 in axialer
Richtung verschiebbare Werkzeug, Werkstück oder Meßgerät entweder mit der Außentrommel 3 gegenüber
dem Ständer 1 oder mit der Innentrommel Ί gegenüber der Außentrommel 3 rotieren. Bei einerr
2r> Festlegen beider Trommeln 3 und 4 kann außerdcrr
mittels des Antriebes 18 die Spindel 6 mit den-Werkzeug, Werkstück bzw. Meßgerät gedreht werden.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Spindelstock für eine mit Vorschubantrieben für relative Vorschubbewegungen zwischen Werkzeug und Werkstück versehene Werkzeugmaschine mit einer in ihm drehbar und feststellbar gelagerten, durch einen Positionierantrieb drehantreibbaren Außentrommel, in der exzentrisch eine ebenfalls durch eine Positionierantrieb drehanlreibbare Innentrommel drehbar und feststellbar gelagert ist, in welcher exzentrisch eine drehantreibbare Arbeitsspindel gelagert ist, der mittelbar eine axiale Einstellbzw. Vorschubbewegung erteilbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Außentrommel (3) als auch der Innentrommel (4) außer ihrem Positionierantrieb (10, 13) jeweils noch ein Vorschubantrieb (9, 12) als weiterer Drehantrieb zugeordnet ist und daß die Arbeitsspindel (6) für ihre axiale Bewegung in bekannter Weise in einer Pinole (5) gelagert ist.
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