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Werkzeugspannvorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Werkzeugspannvorrichtung der im Oberbegriff
des Hauptanspruches genannten Art.
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Das in die Werkzeugaufnahme der Spindel eingeführte Werkzeug wir durch
eina æ vorderen, d. h. werkzeugseitigen Ende der Spannstange angeordnete Greifeinrichtung
ergriffen und in die Aufnahme gezogen Die Spannkraft wird dabei durchdie in Spannrichtung
wirken.* Druckfeder aufgebracht. Zum Lösen des Werkzeugs wird aie nnstange mittels
des an ihrem hinteren, d. h.
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werkzeugfernen Ende angeordneten Druckmittelkolbens in Löserichtung
gegen die Kraft der Druckfeder verschoben. Dabei wird das Werkzeug aus der Werkzeugaufnahme
gelöst und sodann freigegeben.
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Ein besonderes Problem ist die Unterbringung einer ausreichend starken
Druckfeder mit ausreichendem Federweg innerhalb des zwischen Spindel und Spannstange
verbleibenden, in axialer Richtung durch die Spindellänge bestimmten Raumes. Dabei
muß davon ausgegangen werden, daß eine Vergrößerung dieses Raumes, etwa durch Verlängerung
der Spindel oder Vergrößerung ihres Durchmessers, wegen der damit wachsenden Lagerungsprobleme
sowie der Erhöhung des allgemeinen Bauaufwandes nur in geringem Maße möglich ist.
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Es hat sich gezeigt, daß die Forderung nach großer Federkraft bei
ausreichendem Federweg, dessen Mindestgröae durch konstruktive Größen, wie beispielsweise
Art der Greifeinrichtung, Konuswinkel der Werkzeugaufnahme etc., bestimmt ist, am
ehesten noch mit Tellerfedern erfüllt werden kann. Dabei besteht in bekannter Weise
die Möglichkeit, Federkraft und Federweg in gegenseitiger
Abhängigkeit
durch Variation des Schichtungsgrades zu verändern.
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Durch Erhöhung der Anzahl der jeweils gleichsinnig ineinander geschichteten
Tellerfedern wird die maximale Federkraft gesteigert, der Federweg jedoch verringert.
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Bei einer bekannten Spannvorrichtung ist die Druckfeder als Paket
von gelochten Tellerfedern ausgebildet, welche die Spannstange auf ihrer gesamten,
innerhalb der hohlen Spindel verlaufenden Länge umgeben (z. B. DECKEL FP 3). Der
erforderliche Federweg ergibt sich z. B. gerade noch bei zweifacher Schichtung der
Tellerfedern. Er nat eine Größe, die der Summe der Federwege der einzelnen Zweierpakete
entspricht. Die größte Federkraft ist gleich der größten Federkraft eines Zweierpaketes,
d. h.
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etwa der Swtme zweier Einzelfedern (bei Vernachlässigung von Reibungskräfen).
Bei modernen Werkzeugmaschinen besteht die Tendenz zu höheren Spannkräften, da im
allgemeinen-auch die Leistungen der Maschinen und damit die Bearbeitungskräfte ansteigen.
Eine Erhöhung der Spannkraft könnte z. B. durch radiale Vergrößerung der Tellerfedern
erzielt werden, was eine Durchmesservergrößerung der Spindel bedeutet, oder durch
Erhöhung des Schichtungsgrades, wobei der dadurch zwangsläufig verkleinerte Federweg
durch eine Verlängerung des gesamten Federpaketes, d. h bei einer gattungsgemäßen
Konstruktion durch eine Verlängerung der Spindel ausgeglichen werden müßte.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Werkzeugspannvorrichtung
der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß die Federkraft bei gegebenem Federweg
ohne Vergrößerung der Spindelabmessungen und ohne wesentliche Vergrößerung der allgemeinen
Bauabmessungen beträchtlich erhöht werden kann.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß innerhalb des
Druckmittelzylinders zum Lösen des Werkzeuges eine zweite, den Druckmittelkolben
in Spannrichtung belastende Feder angeordnet ist.
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Der Druckmittel zylinder befindet sich außerhalb der eigentlichen
Spindel, ihrer Lagerung sowie der die Spindellagerung aufnehmenden Gehäusestruktur.
Der Druckmittelzylinder ist deshalb in seinen Abmessungen viel weniger begrenzt
als die Spindel. Er kann in seinen axialen Abmessungen und vor allem in seinen radialen
Abmessungen ohne großen Bauaufwand so dimensioniert werden, daß er eine Feder aufnehmen
kann. Insbesondere werden der Lagerabstand sowie Lagerdurchmesser der Spindellager
durch die Dimensionierung des Druckmittel zylinders nicht oder nicht wesentlich
beeinflußt. Die Feder kann so dimensioniert werden, daß die gewünschte Federkraft
bei dem vorgegebenen Spannweg zusammen mit der ersten, inner db der Spindel angeordneten
Feder erreicht wird.
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In einem b~S.r.u«~en Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die zweite
Feder ejeails als Druckfeder ausgebildet und in dem vom Druckmittel nicht beaufschlagten
Raum des Druckmittelzylinders untergebracht. Dabei ist erfindungsgemäß auch diese
zweite Feder als Tellerfederpaket ausgebildet.
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Der Druckmittel zylinder kann ohne weiteres radiale Außenabmessungen
entsprechend den Abmessungen des Spindelgehäuses annehmen.
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Dann ist der Innendurchmesser des Zylinders große genug, um eine Druckfeder
mit einem gegenüber dem der primären Feder wesentlich größeren Durchmesser aufzunehmen.
Damit läßt sich die gewünschte Federkraft sowie der gewünschte Federweg bei einer
gegenüber der primären Feder wesentlich geringeren Baulänge erreichen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und im Folgenden näher beschrieben. Die Figur zeigt ein Spindelgehäuse 2, in welchem
in eine Pinole 4 axial verschiebbar eine Spindel 6 gelagert ist. Die Spindellagerung
ist von herkömmlicher Konstruktion und deshalb nicht näher gezeigt. Die Spindel
ist von einem Antriebszahnrad 8 umgeben, welches in Lagern 10 gelagert ist und demgegenüber
sich die Spindel 6 axial
verschieben kann. Die Drehverbindung zwischen
Zahnrad 8 und Spindel 6 wird z. B. über eine in der Spindel ausgebildete Keilnut
12 sowie einen Keil 14 hergestellt.
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Innerhalb der Spindel 6 ist eine axial verschiebbare Spannstange 16
angeordnet, welche an ihrem vorderen, d. h. werkzeugseitigen Ende mit beliebigen
Greifeinrichtungen zum Ergreifen der Werkzeuge ausgestattet ist. Die Spannstange
ist über Mitnehmerbolzen 18 o. dgl. drehfest mit der Spindel verbunden, wobei die
Mitneriierbolzen jedoch eine axiale Bewegung der Spannstange nicht behindern, da
sie In axial verlauf ende Mitnehmernuten 20 eingreifen.
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Am hinteren, d. ii. werkzeugfernen Ende der Spindel 6 ist ein mit
dieser verb enzr Druckmittelzylinder 22 angeordnet, welcher auch mit der Spindel
umläuft. Ebenso ist am hinteren Ende der Spannstange 16 ein Druckmittelkolben 24
befestigt, welcher ebenfalls mit der Spannstange und infolgedessen mit der Drehzahl
der Spindel umläuft.
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Am oberen Ende des Druckmittel zylinders befindet sich der Druckmitteleinlaß
26. Als Druckmittel kommt z. B. Luft, bl o. dgl.-in Frage.
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Innerhalb der Spindel 6 ist eine Druckfeder 26 angeordnet, welche
sich einerseits auf dem in der Spindel fest gelagerten Mitnehmerbolzen 18, andererseits
gegen einen an der Spannstange 16 ausgebildeten Bund 28 abstützt und so die Spannstange
in Spannrichtung (Pfeil 30) belastet. Wie die Zeichnung zeigt, ist die Druckfeder
aus zweifach geschichteten, gelochten Tellerfedern 32 aufgebaut.
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In dem nicht von Druckmittel beaufschlagten Raum 34 des Druckmittelzylinders
22 ist eine Druckfeder 36 angeordnet, welche ebenfalls aus Tellerfedern 38 besteht.
Diese Tellerfedern haben einen
wesentlich größeren Außendurchmesser
als die Tellerfedern 32, ohne daß die radialen Bauabmessungen des Zylinders 22 etwa
über denen des Gehäuses 2 liegen. Der größere Durchmesser der Tellerfedern 38 erlaubt
einen höheren Federweg der Einzelfedern, so daß sich auch bei dreifacher Schichtung
insgesamt ein ausreichender gesamter Federweg sowie eine relativ hohe Federkraft
ergeben.