-
BESCiREIBtJNG:
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Betätigung
eines Einspannteils, wie beispielsweise eines Aufspannfutters oder einer Klemmhülse
bei einer Werkzeugmaschine; auch erstreckt sich die Erfindung auf ein Einspannteil,
bei dem eine derartige Vorrichtung ein Bestandteil ist.
-
Eine derartige Vorrichtung soll erfindungsgemäß in einer einfachen
sowie zuverlässigen Weise ausgebildet werden. Insbesondere soll sich die neue Vorrichtung
für eine hydraulische Betätigung bei Werkzeugmaschinen eignen.
-
Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung für die Betätigung eines Einspannteils
demgemäß ausgeführt daß zum Spannen und Uffnen des Einspannteils ein Betätigungsteil
hin- und herbeweglich ist, welches von elastischen Belastungsmitteln beaufschlagt
ist, wobei ein in zwei Richtungnen unter der Belastung mit einem Druckfluid wirkender
Kraftgeber im Drtickzustand die Belastungsmittel beaufschlagt und gleichzeitig das
Betätigungsteil in eine Uffnungsrichtung des Einspannteils bewegt, wohingegen eine
Spannbewegung des Einspannteils von den Belastungsmitteln bei herabsetzung des Druckes
im Kraftgeber auslösbar ist.
-
In vorteilhafter Ausführung der Erfindung findet als Belastungsmittel
ein Stapel von Tellerfedern Verwendung, die das Betätigungsteil umgeben, während
der Kraftgeber als eine ringförmige Kolben-Zylindereinheit ausgeführt ist, die koaxial
zu
den Tellerfedern verläuft.
-
Nach einer besonderen Ausführungsfona der Erfindung besitzt der Kraftgeber
einen Druckaustrittsweg, der bis zu einer vorgegebenen Verformung der elastischen
Verformungsmittel geschlossen und im Offnungszustand mit einem Druckanzeiger für
den Druck im Kraftgeber verbunden ist. Zweckmäßig ist der Kolben in axialer Richtung
von einer Hülse durchsetzt, die eine öffnung besitzt, welche den Druckaustrittsweg
bildet und vorn Kolben so lange verschlossen ist, bis er eine vorgegebene Stellung
bei seiner Arbeitsbewegung erreicht.
-
Nachstehend sei die Erfindung anhand eines AusfUhrüngsbeispiels, welches
in der Zeichnung dargestellt ist, näher beschrieben; die Zeichnung zeigt demnach
in teilweise geschnittener Darstellung eine Ausführungsweise des erfindungsgemäßeri
Betätigungsteil 5.
-
In der Zeichnung ist ein allgemein mit 1 bezeichneter, rotierender
Teil einer Werkzeugmaschinenspindel dargestellt, welcher Teil in zeichnerisch nicht
wiedergegebenen Lagern gegenüber einem unverdrehbaren Teil 3 gehalten ist. Die Spindelanordnung
besitzt einen äußeren Abschnitt von verhältnismäßig großem Durchmesser, der ein
Gehäuse bildet; letzteres hat einen koaxialen Abschnitt 5 von verhältnismäßig kleinem
Durchmesser, der sich dicht in das Teil 3 erstreckt und mit diesem eine Drehverbindung
in noch zu beschreibener Weise ausbildet. Ein Lager 2 befindet sich im Abschnitt
5 und gestattet eine radiale Abstützung so daß die Konzentrizität der Drehverbindung
zwischen den Teilen 3 und 5 geschaffen
wird. Das Teil 3 ist gegenüber
einer Länysbewegunq und Drehbewegung mittels eines Bolzens 3A gesichert, der sich
radial vom Teil 3 ausgeheiid in ein zeichnerisch nicht darqestelltes Bauteil erstreckt.
Die Spindel anordnung besitzt weiterhin eine innere iltilse 6, deren Drehverbindung
mit dem Gehäuse 4 durch einen Zapfen in Form des Bolzens 7 gesichert ist, der im
Gehäuse 4 angeordnet ist und sich von dort aus in einen axialen Schlitz 8 der inneren
Hülse 6 erstreckt, so daß eine axiale Verschiebung der letzteren relativ zum Gehäuse
möglich ist.
-
Das Gehäuse ist mit einer fest in ilirn angeordneten Trennwand 9 verse(ien,
die das Gehäuse in zwei ringförmige Kammern unterteilt. Eine Kammer bildet einen
tlydraulikzyliner 10 mit einem Kolben 11, der dauernd im angetriebenen Eingriff
mit der inneren leise 6 über den Mitnehmerring 12 steht. Jede Seite des Kolbens
11 kann über die Kanäle 13 bzw. 14 mit llydaulikflüssigkeit beaufschlagt werden,
die der Drehverbindung über Anschlüsse 15 zugeführt wird.
-
Die andere Kammer des Gehäuses 4 ist mit 16 bezeichnet und dient der
Aufnahme von Tellerfedern 17, die zwischen ringförmigen Anschlägen 18 und 19 gehalten
sind, welche an der Trennwand 9 bzw. an einer Schulter 20 am gegenüberliegenden
Ende der Kammer 16 anliegen. Die Tellerfedern lassen sich mittels einer Spannmutter
21 vorspannen, die auf einem Gewindeabschnitt 22 der inneren HUlse 6 aufschraubbar
ist. Die Spannmutter 21 wirkt zugleich dls abstützender Anschlag für eine Betriebsweise
der Vorrichtung wohingegen ein Radialflanscii 22 am anderen Ende der Tellerfedern
als abstützender Anschlag bei einer anderen Betriebsweise der Vorrichtung wirkt.
Ein Zugrohr 23 besitzt
im Bereich 24 einen Gewindeeingriff iii t
dem vorclelen Ende der inneren fitilse 6, während eine Zapfen 25 sich vom Gehause
in den axialen Schlitz 26 des Zugrohrs erstreckt, im einen Drehantrieb zwischen
dem Gehäuse und dem Zugrohr sichetazilstellen während eine axiale Verschiebung zwischen
beiden Teilen möglich bleibt. Das vordere Ende des Gehäuses 4 ist mit einem Flansch
27 ftir die Verbindung mit einem Einspannteil, wie mit einem nicht dargestellten
Aufspannfutter oder einer gleichfalls nicht dargestellten Klemmhülse herzustellen,
während das vordere Ende des Zugrohr 23 in üblicher Weise mit dem Linspannteil verbunden
werden kann, um Spann- und Öffnungsbewegungen ermöglichen.
-
Wenn beispielsweise ein Werkstück in das Einspannteil eingespannt
werden soll, wird die Vorrichtung in ihre Uffnungsstellung gebracht, indem ein Fluid
durch einen Einlaß 15 auf der in der Zeichnung linken Seite des Kolbens 11 einströmt,
um den Kolben in Richtung des Pfeiles A zu verschiehcn.
-
Diese Bewegung wird vom Kolben auf die innere Illilse 6 mittels des
Ringes 12 übertragen, so daß sich das Zugrohr axial in gleicher Richtung verschiebt.
Zugleich wirkt eine Druckkraft auf die Tellerfedern 17 über .n Flansch 22 und den
Anschlag ring 18 ein, der sich von der Trennwand 9 dabei löst. Somit wird in dem
Stapel Tellerfedern während der Uffniiig des Ein spannteils Kraft gespeichert. Wenn
der Kolben 11 vom Druck entlastet wird, steht das Zugrohr unter der Einwirkung der
im Stapel Tellerfedern gespeicherten RUckstellkraf.t, wodurch eine Spannkraft auf
das im Spannteil befindliche Werkstück einwirkt, während die elastische Kraft um
einen bestimmten Betrag geringer wird, um das Einspannteil um das Werkstück zu schließen
und den üblichen Vorgang und die Verschiebung
der Teile aufzunehmen.
Die wirksame länge des Zugrollrs läßt sich durch Lösen des Bolzel 7 aus dem Schlitz
8 und Drehung der Hülse in einer Richtung oder in der anderen je nach Wahl einstellen.
Weil sich das Zugrohr nicht mitdreht und Frei axial verschiebbar ist, führt eine
derartige Drehung der inneren lttilse dazu, daß sich das Zugrohr axial in der gewünschten
Richtung verschiebt. Aus Vorstehendem ergibt sich auch, daß dann, wenn der Kolben
11 unter Druck in der anderen Richtung verschoben wird, als sie dem Pfeil A entspricht,
um die Tellerfedern zusammenzupressen, die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung
für Einspannteile verwendbar wird, die eine Betätigung durch ein Ziehen des Zugrohrs
23 erforderlich machen.
-
Durch die Betätigung des Einspannteils bei stehender oder nur sehr
langsam drehender Spindel sind die Leckverluste gering, so daß man eine sehr kleine
Drehverbindung wählen kann.
-
Während der Spindeldrehung gelangt nur ein sehr kleiner Druck zur
Anwendung, der gerade einen zur Schmierung der Drehverbindung ausreichenden Leckverlust
bewirkt. Da der Druck nur zum Öffnen des Einspannteils aufgebracht werden muß, läßt
sich der Spanndruck durch Wahl eines passenden Reduzierventils im Druckölkreislauf
einstellen.
-
Jegliche mechanische Federneinschließlich der oben beschriebenen Tellerfedern,
erfahren nach öfterer Benutzung in einem gewissen Ausmaß eine bleibende Verformung.
Weiterhin können ilaarrisse den wirksamen Abschnitt der Tellerfedern derart verkleinern,
daß eine gegebene Durchbiegung bei einer geringeren Kraft eintritt. Deshalb ist
es wUn3chenswert, den einwirkenden
Hydraulikdruck kennenzulernen,
wenn der Kolben 11 eine bestimmte Wegstrecke zurückgelegt hat. Bei der erfindungsgemäßen
Einrichtung erstreckt sich eine Hülse 28 durch den Kolben, die eine normalerweise
vom Kolben verschlossene, dem Durchgang dienende ffnung 29 aufweist, die dann frei
wird, wenn sich der Kolben um einen bestimmten Abstand verschoben hat, um ein Absinken
den Betätigungsdruckes zu gestatten. Dies löst einen Schwingungsvorgang aus, weil
ein Druckabfall den Kolben dazu veranlasst, die Uffnung wieder zu decken, so daß
sich schließlich ein Gleichgewichtszustand einstellt, wenn die Federkraft durch
einen Druck ausgeglichen wird, der vom Druckverlust durch die Uffnung abhängig ist.
Auf diese Weise wird eine gleitende Stellung erreicht, in welcher sich die Federkraft
durch den öldruck veranschaulichen läßt der mittels eines geeigneten Anzeigegerätes
wahrnehmbar wird; jegliche Veränderung des Uldruckes über eine Zeitperiode ist ein
Anzeichen des Ermüdungszustandes der Federn. Die Stellung der Uffnung 29 am Ende
des gewünschten Kolbenhubes erlaubt es, den gesamten Bereich der Federdurchbiegung
zu nutzen. Die Ermüdung wird auf diese Weise als eine Verringerung des Höchstdruckes
zu Beginn der Lebensdauer der Federn gemessen.
-
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin,
daß man den Spanndruck verändern kann indem der Kolben 11 mittels einer hydraulischen
Kraft beaufschlagt wird, um die Federspannkraft teilweise zu entspannen. Umgekehrt
läßt sich die Spannkraft steigern, indem der Kolben von der anderen Seite mit hydraulischem
Druck beaufschlagt wird, um damit die Federspannkraft zu vergrößern. Eine derartige
Vergrößerung kann kurzfristig sinnvoll sein, so etwa zur Uberwindung des Reibungswiderstandes
innnerhalb des Einspannteils.
-
Die mechdnischen Teile der neuen Vorrichtung lassen sich, ohne den
Rahmen der vorliegenden Erfindung dabei zu verlassen, verändern; vor allem kann
der Stapel Tellerfedern auch durch eine andere, übliche mechanische Federeinrichtung
ersetzt werden, wie zum Beispiel durch eine einfache Spiralfeder oder durch einen
Stapel koaxial angeordneter Spiralfedern.