DE2719655A1

DE2719655A1 - Arbeitswelle mit werkzeugspannvorrichtung

Info

Publication number: DE2719655A1
Application number: DE19772719655
Authority: DE
Inventors: Rolf Wittenborn
Original assignee: Howema Werkzeuge Wittenborn &
Current assignee: Howema Werkzeuge Wittenborn &
Priority date: 1977-05-03
Filing date: 1977-05-03
Publication date: 1978-11-09

Description

Arbeitswelle mit Werkzeugspannvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Arbeitswelle mit Werkzeugspannvorrichtung. Insbesondere bei Holzbearbeitungsmaschinen werden häufig die Werkzeuge unmittelbar auf die Motorwelle aufgesetzt. Als Spannvorrichtung dient hier ein Flansch an der Welle, eine Keilnut und eine stirnseitig eingeschraubte Schraube, die mit ihrem Kopf das Werkzeug gegen den Flansch oder einen Absatz der Motorwelle zur axialen Fixierung preßt. Die Motorwellen arbeiten je nach Art der Maschine und Bearbeitungssituation in vertikaler oder horizontaler Richtung. Sie haben herstellerbedingt unterschiedliche Werkzeugaufnahmedurchmesser und Nutzlängen. Die Motorwelle und die Aufnahme bohrung im Werkzeug haben Passungstoleranzen, so daß sich ein mehr oder weniger großes Passungsspiel ergibt. In der holzverarbeitenden Industrie haben die Werkzeuge häufig Gewichte bis zu 20 kp, die Drehzahlen können beispielsweise 12000 Upm erreichen. Unter diesen Bedingungen wirkt sich ein Passungsspiel, insbesondere beim Einsatz der Motorwelle in horizontaler Lage, sehr nachteilig aus. Das nicht rundlaufende Werkzeug führt zu unsauberen Bearbeitungsflächen durch den sogenannten Wellenschlag, die Werkzeugstandzeit wird verkürzt, durch die Erwärmung wächst der Durchmesser der Arbeitswelle, so daß sich Schwierigkeiten beim Werkzeugwechsel ergeben.
Zur Sicherung des Werkzeuges muß die Anzugsmutter sehr fest angezogen werden, dazu muß die Motorwelle gegen Verdrehen festgehalten werden. Oft ist es notwendig, dann beim Werkzeugwechsel die Lösung des Werkzeuges durch Schläge herbeizuführen, dabei leidet der Rundlauf der Motorwelle bzw. die Lagerung der Maschine.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Arbeitswelle mit einer Werkzeugspannvorrichtung zu schaffen, mit der die genannten Mängel beseitigt werden, so daß insbesondere ein schneller und bequemer Werkzeugwechsel erreicht werden kann und ein genauer Rund lauf gewährleistet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Spannvorrichtung eine die Arbeitswelle umgebende hydraulische, in radialer Richtung aufweitbare Ummantelung und einen von der freien Stirnseite der Arbeitswelle aus betätigbaren Druckkolben aufweist. Auf diese Weise lassen sich verschiedene Werkzeuge mit der einen Spannvorrichtung festhalten, man erhält ein genau rundlaufendes Bearbeitungswerkzeug sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Lage, die Hydro-Spannung ist selbstzentrierend. Wegen des relativ großen Toleranzfeldes läßt sich der Werkzeugwechsel rasch und bequem durchführen. Wegen des genauen Rundlaufes erhält man saubere Bearbeitungsflächen. Da alle Schneiden in gleicher Weise zum Einsatz kommen, verlängert sich die Standzeit der Werkzeuge, die Maschine mit ihrer Lagerung wird geschont.
Vorzugsweise ist der Druckkolben in einer von der Stirnseite ausgehenden Zylinderbohrung dichtend geführt und über eine Schraube axial verstellbar. Die Montage wird erleichtert, wenn die Schraube in einem Innengewinde einer Gewindehülse schraubbar ist, die mit einem Außengewinde in die erweiterte Zylinderbohrung eingeschraubt und durch eine Querschraube gesichert ist.
Beim Kolben kann eine Drehbewegung unterbleiben, wenn in einer Sacklochbohrung eine Kugel aufgenommen ist, an der die Stirnseite der Schraube zur Anlage kommt.
Die Baulänge kann dadurch gering gehalten werden, daß die Gewindehülse zum einen Teil in einer Bohrung des Kolbens aufgenommen ist. Vorzugsweise hat die Schraube einen Innensechskant, sie schließt dann bündig mit dem Ende der Arbeitswelle ab.
Die Zylinderbohrung ist über mindestens eine Querbohrung mit einer Druckkammer verbunden, die nach außenhin durch die Ummantelung begrenzt ist. In besonders vorteilhafter Weise besteht die Ummantelung aus zwei Büchsen, die die Druckkammer zwischen sich einschließen.
Die Innenbüchse kann mit einem Bund auf einen Ansatz der Arbeitswelle aufgeschraubt sein und mit einem Gleitsitz am Umfang der Arbeitswelle anliegen. Die Außenbüchse ist mit einem Bund am einen Ende mit dem Bund der Innenhülse dicht verbunden, insbesondere verlötet oder verschweißt und zweckmäßig tragen die Innenhülse und die Außenhülse am anderen Ende jeweils einen Flansch, diese Flansche sind ebenso zum dichten Verschluß der Druckkammer miteinander verlötet oder verschweißt. Zur sicheren Übertragung des Drehmomentes kann in einfacher Weise eine in die Gewindehülse eingreifende Querschraube durch die Bunde der Hülsen und die Arbeitswelle dringen.
Die Ummantelung kann aber bei einer vereinfachten Ausführungsform aus lediglich einer Hülse bestehen, die die Arbeitswelle umgibt und mit dieser an den Enden dicht verbunden ist. Die Druckkammer kann dadurch gebildet sein, daß sich zwischen der Hülse und der Arbeitswelle ein Zwischenraum befindet oder aber daß in der Arbeitswelle Nuten am Umfang vorgesehen sind, die mit der Zylinderbohrung in Verbindung stehen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, Einzelheiten sind anhand der Zeichnung, die eine beispielsweise Ausführung in einem Längsschnitt darstellt, näher erläutert.
In der Zeichnung ist das Ende einer Arbeitswelle 1 wiedergegeben, die insbesondere eine Motorwelle darstellt, aber auch aus einer von einem Motor über ein Getriebe angetriebenen Spindel od.dgl. bestehen kann.
Dieses Ende ist mit einer Werkzeugspannvorrichtung 2 versehen, mit der nicht näher dargestellte Werkzeuge mit der Arbeitswelle 1 verbunden werden können, so daß diese axial und radial unbedingt festsitzen und die notwendigen Drehmomente übertragen werden können.
Die Spannvorrichtung 2 weist eine Ummantelung 3 auf, die in radialer Richtung hydraulisch über einen Druckkolben 4 aufgeweitet werden kann, der von der Stirnseite 5 der Arbeitswelle 1 her betätigbar ist.
Beim in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die Ummantelung 3 aus einer Innenbüchse 6 und einer Außenbüchse 7, die zwischen sich eine Druckkammer 8 einschließen. Die Außenbüchse 7 besteht vorzugsweise aus Stahlblech, sie kann mit Schlitzen versehen sein, die nach innen durch entsprechend elastische Werkstoffe abgedichtet sind. Auf der einen Seite trägt die Innenbüchse 6 einen Bund 9, der auf einen Ansatz 10 der Arbeitswelle 1 aufgeschraubt sein kann, im übrigen besteht zwischen der Arbeitswelle 1 und der Innenbüchse 6 ein Gleitsitz. Die Außenbüchse 7 trägt auf dieser Seite ebenfalls einen Bund 11, der mit dem Bund 9 der Innenbüchse 6 verlötet ist. Zur Unterstützung der Drehmomentenübertragung dringt durch die Bunde 9,11 der Büchsen 6,7 eine Querschraube 12, die in den Ansatz 10 der Arbeitswelle 1 eingeschraubt ist. Am anderen Ende sind die Büchsen 6,7 mit Flanschen 13,14 versehen, die ebenfalls miteinander verlötet sind, so daß zwischen den Lötstellen und den Büchsen 6,7 die abgeschlossene Druckkamer 8 gebildet ist.
Von der Stirnseite 5 geht eine zentrische Zylinderbohrung 15 aus, in der der Druckkolben 4 axial verschieblich geführt ist. In eine Erweiterung der Zylinderbohrung 15 ist mit einem Außengewinde 16 eine Gewindehülse 17 eingeschraubt, in deren Innengewinde 18 eine Schraube 19 schraubbar ist, die im wesentlichen von der Gewindehülse 17 aufgenommen ist und an der auf der Außenseite über einen Innensechskant 20 mit einem Werkzeug angegriffen werden kann. Damit die Schraube 19 nur um einen bestimmten Betrag aus der Gewindehülse 17 ausgeschraubt werden kann, ist ein Sicherungsring 21 aufgesetzt, der an der einen Stirnseite der Gewindehülse 17 anschlägt. Die Schraube 19 legt sich mit ihrer einen Stirnseite 22 gegen eine Kugel 23, die in einer Sacklochbohrung 24 des Druckkolbens 4 drehbar aufgenommen ist. Um dem Druckkolben 4 einerseits eine gute Führung zu geben und andererseits die Baulänge nicht unnötig zu vergrößern, trägt der Kolben 4 eine Bohrung 25, in der die Gewindehülse 17 zu einem Teil aufgenommen ist. Auf einen Ansatz 26 des Druckkolbens 4 ist eine Dichtmanschette 27 aufgesetzt, die sich an einer Stirnseite 28 des Kolbens 4 abstützt und die Dichtung zur Zylinderbohrung 15 hin übernimmt. Eine Querbohrung 29 verbindet über eine umlaufende Nut 30 und Bohrungen 31 in der Innenbüchse 6 die Zylinderbohrung 15 mit der Druckkammer 8. Neben der Nut 30 sind zwischen Arbeits- welle 1 und Innenbüchse 6 Dichtringe 32,33 angeordnet. -Das Werkzeug wird mit einer in etwa passenden Auf nahmebohrung auf die Außenbüchse 7 aufgesetzt. Danach wird die Schraube 19 gedreht, so daß der Kolben 4 nach innen verschoben wird und die Druckkammer 8 mit dem eingefüllten Hydraulikmedium unter Druck gesetzt wird.
Dadurch wird die Außenbüchse 7 radial aufgeweitet und das Werkzeug wird festgespannt. Zur Abnahme wird lediglich wieder die Schraube 19 zurückgedreht, die Außenbüchse 7 geht in ihre Ausgangslage zurück und das Werkzeug läßt sich wieder leicht abziehen und z.B.
durch ein anderes ersetzen.

Claims

Patentansprüche @ Arbeitswelle mit Werkzeugspannvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (2) eine die Arbeitswelle (1) umgebende hydraulische, in radialer Richtung aufweitbare Ummantelung (3) und einen von der freien Stirnseite (5> der Arbeitswelle (1) aus betätigbaren Druckkolben (4) aufweist.
2. Arbeitswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkolben (4) in einer von der Stirnseite (5) ausgehenden Zylinderbohrung (15) dichtend geführt und über eine Schraube (19) axial verstellbar ist.
3. Arbeitswelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (19) in einem Innengewinde (18) einer Gewindehülse (17) schraubbar ist, die mit einem Außengewinde (16) in die erweiterte Zylinderbohrung (15) eingeschraubt und durch eine Querschraube (12) gesichert ist.
4. Arbeitswelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Sacklochbohrung (24) im Druckkolben (4) eine Kugel (23) aufgenommen ist, an der die Stirnseite (22) der Schraube (19) anliegt.
5. Arbeitswelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (19) gegen ein zu weites Herausschrauben durch einen an der Gewindehülse (17) anschlagenden Sicherungsring (21) gesichert ist.
6. Arbeitswelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindehülse (17) zu einem Teil in einer Bohrung (25) des Druckkolbens (4) aufgenommen ist.
7. Arbeitswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkolben (4) auf seiner der Stirnseite (5) der Arbeitswelle (1) abgewandten Seite einen zentrischen Ansatz (26) trägt, auf dem eine an einer Stirnseite (28) des Kolbens (4) abgestützte, gegen die Zylinderbohrung (15) dichtende Dichtmanschette (27) aufgebracht ist.
8. Arbeitswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbohrung (15) über mindestens eine Querbohrung (29) mit einer Druckkammer(8) verbunden ist, die nach außenhin durch die Ummantelung (3) begrenzt ist.
9. Arbeitswelle nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (3) aus zwei Büchsen (6,7) besteht, die die Druckkammer (8) zwischen sich einschließen.
10. Arbeitswelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenbüchse (6) mit einem Bund (9) auf einen Ansatz (10) der Arbeitswelle (1) aufgeschraubt ist und mit einem Gleitsitz am Umfang der Arbeitswelle (1) anliegt.
11. Arbeitswelle nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenbüchse (7) mit einem Bund (11) am einen Ende mit dem Bund (9) der Innenbüchse (6) dicht verbunden ist und die Innenhülse (6) und die Außenhülse (7) am anderen Ende Jeweils einen Flansch (13,14) tragen und die Flansche (13,14) ebenfalls dicht miteinander verbunden sind.
12. Arbeitswelle nach Anspruch 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Gewindehülse (17) eingreifende Querschraube (12) durch die Bunde (9,11) der Hülsen (6,7) und die Arbeitswelle (1) dringt.
13. Arbeitswelle nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrung (29) in eine umlaufende Nut (30) in der Arbeitswelle (1) mündet und die Nut (30) über Bohrungen (31) in der Innenbüchse (6) mit der Druckkammer (8) verbunden ist und seitlich der Querbohrung (29) bzw. der Nut (30) Dichtringe (32,33) zwischen der Arbeitswelle (1) und der Innenbüchse (6) angeordnet sind.
14. Arbeitswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (3) aus einer Hülse besteht, die die Arbeitswelle (1) umgibt und mit dieser an den Enden dicht verbunden ist.
15. Arbeitswelle nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse die Arbeitswelle (1) mit Abstand umgibt und der Zwischenraum als Druckkammer (8) dient.
16. Arbeitswelle nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang der Arbeitswelle (1) Nuten angeordnet sind, die als Druckkammer (8) dienen.