DE2853467A1 - SWIVEL CHUCK FOR MACHINE TOOLS - Google Patents
SWIVEL CHUCK FOR MACHINE TOOLSInfo
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Description
PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS
DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · DIPL.-I N G. W.EITLE · D R. RER. NAT. K. H O FFMAN N · D I PL.-ING. W. LEH NDR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) DIPL.-I N G. W. EITLE D R. RER. NAT. K. HOFFMAN N · D I PL.-ING. W. LEH N
Dl PL.-ING. K. FOCHSLE · D-R. RE R. N AT. B. H AN S E N ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · D-8000 MO N CH EN 81 · TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATH E)Dl PL.-ING. K. FOCHSLE · D-R. RE R. N AT. B. H AN S E N ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) D-8000 MO N CH EN 81 TELEPHONE (089) 911087 TELEX 05-29619 (PATH E)
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Maschinenfabrik Beid Aktiengesellschaft, Wien/ÖsterreichMaschinenfabrik Beid Aktiengesellschaft, Vienna / Austria
Die Erfindung betrifft ein Schwenkfutter für Werkzeugmaschinen, vorzugsweise für Drehmaschinen, bestehend aus einem an der Spindel der Werkzeugmaschine anbringbaren Futterkörper und einem in diesem um eine zur Spindelachse senkrechte Achse verschwenkbaren Haltekörper.The invention relates to a swivel chuck for machine tools, preferably for lathes, consisting of a chuck body that can be attached to the spindle of the machine tool and a holding body pivotable in this about an axis perpendicular to the spindle axis.
Derartige bekannte Schwenkfutter werden meist im Zuge der beidseitigen Bearbeitung von Bohrungen und Stirnflächen von Werkstücken verwendet, wobei nur ein einmaliges Aufspannen erforderlich ist. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz eines Schwenkfutters bei der Bearbeitung von Rohrmuffen, die beidseitig ein konisches Gewinde erhalten sollen. Bekannte Schwenkfutter erlauben ein Wenden des eingespannten Werkstückes im automatischen Arbeitszyklus einer Drehmaschine ohneKnown swivel chucks of this type are mostly used in the course of machining bores and end faces on both sides Workpieces used, whereby only a single clamping is required. The use is particularly advantageous a swivel chuck when machining pipe sleeves that are to have a conical thread on both sides. Acquaintance Swivel chucks allow the clamped workpiece to be turned in the automatic work cycle of a lathe without
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Stillsetzen der Arbeitsspindel. Bei der beidseitigen Bearbeitung von Muffen beträgt der Schwenkwinkel 180°. Entsprechend der Werkstückform sind manchmal jedoch auch andere Einstellagen erforderlich. Gleichzeitig besteht in einigen Fällen die Notwendigkeit, die Werkstücke in mehr als zwei Stellungen zur Bearbeitung festzuhalten, die durch eine Teil- oder Indexeinrichtung verriegelt werden.Shutting down the work spindle. When machining sleeves on both sides, the swivel angle is 180 °. According to the Workpiece shape, however, other setting positions are sometimes required. At the same time, in some cases there is a need to to hold the workpieces in more than two positions for machining, which is achieved by a dividing or indexing device be locked.
Neben rein von Hand betätigten Schwenkfuttern bei Einzelfertigung sind auch solche mit hydraulischem Schwenkantrieb bekannt. Die Schwenkbewegung wird dabei von einem Hydraulikzylinder ausgelöst, dessen Kolben mit einer Zahnstange in Verbindung steht, die in ein auf der Drehachse des Schwenkteils angeordnetes Ritzel eingreift. Aufgrund der beschränkten Platzverhältnisse im Bereich der Schwenklager des Schwenkteiles und ihrer Anordnung auf den Schenkel des rotierenden gabelförmigen Futterkörpers (Gabelkopfes), können die mechanischen Elemente des Zahnstangenantriebes nicht ausreichend dimensioniert werden. Die Ritzel müssen klein gehalten werden und die Zahnstangen sowie Kolbenstangen der Hydraulikzylinder schwach ausgeführt werden. Gerade diese Bauteile sind jedoch sehr hohen Beanspruchungen ausgesetzt, wodurch die Lebensdauer solcher Schwenkfuttersysteme sehr beschränkt ist. Zur genauen Lageeinstellung der Werkstücke bzw. des Schwenkfutters ist eine Teil- oder Indexeinrichtung erforderlich. Sie besteht aus Indexbolzen oder Klinken, die außen am Schwenkteil angeordnet sind und mit korrespondierenden Marken am Gabelkopf zusammenarbeiten. Die exponierte Lage dieser die Arbeitsgenauigkeit des Futters bestimmenden Elemente bringt es mit sich, daß infolge von Verunreinigungen durch Späne und Kühlwasser Störungen auftreten bzw. Fehleinstellungen erfolgen, die zur Zerstörung des Werkstückes und zur Beschädigung der Maschine führen können.In addition to manually operated swivel chucks in single-item production, those with hydraulic swivel drives are also known. The swivel movement is triggered by a hydraulic cylinder, the piston of which is connected to a rack. which engages in a pinion arranged on the axis of rotation of the pivoting part. Due to the limited space in the area of the pivot bearing of the pivot part and its arrangement on the leg of the rotating fork-shaped chuck body (Fork head), the mechanical elements of the rack and pinion drive cannot be adequately dimensioned. The pinions have to be kept small and the racks and piston rods of the hydraulic cylinders have to be weak will. However, it is precisely these components that are exposed to very high stresses, which increases the service life of such swivel chuck systems is very limited. A partial or Index setup required. It consists of index bolts or pawls that are arranged on the outside of the pivoting part and with Corresponding brands on the clevis work together. The exposed position of this the working accuracy of the forage Determining elements means that disturbances occur as a result of contamination by chips and cooling water or incorrect settings are made, which lead to the destruction of the workpiece and damage to the machine can.
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Es ist auch ein Schwenkfutter bekannt, dessen Achszapfen als Vierkant ausgebildet sind. Zur Ausführung der Schwenkbewegung sind zwei um einen Winkel von z.B. 45° zueinander versetzte Hydraulikzylinder vorgesehen, deren Kolbenstangen exzentrisch am Vierkant angreifen. Eine Schwenkung des Futters um 180 kann nur ruckweise durch vier Teilbewegungen von je 45° pro Hub ausgeführt werden. Vorteilhaft erscheint bei diesem System die Fixierung der gewünschten Stellung des Schwenkteiles direkt die keilförmige Ausbildung einer der Kolbenstangen, die sich seitlich an den Vierkant anlegt und so die Position verriegelt. Nachteilig ist es, daß konstruktionsbedingt jeweils nur um einen ganz bestimmten Winkel geschwenkt werden kann.There is also a swivel chuck known, the stub axles as Square are formed. To execute the swivel movement, two are offset from one another by an angle of e.g. 45 ° Hydraulic cylinder provided, the piston rods attack eccentrically on the square. A swivel of the forage 180 can only jerk by four partial movements of each 45 ° per stroke. The fixing of the desired position of the appears to be advantageous in this system Swivel part directly the wedge-shaped formation of one of the piston rods, which rests against the side of the square and so locked the position. It is disadvantageous that, due to the design, only pivoted through a very specific angle can be.
Ferner ist ein Schwenkfutter zur Bearbeitung von Werkstücken unter mehreren sich kreuzenden Achsen bekannt, wobei ein gabelförmig ausgebildeter Futterkörper vorgesehen ist, der einen Schwenkteil mit Futterbacken trägt. Die Futterbacken können unmittelbar in den Futterkörper eingezogen werden. Zum Verschwenken ist ein Schwenkwerk vorgesehen, das mit einem Zahnrad auf der Schwenkwelle zusammenarbeitet. Dieses Schwenkwerk kann ein Hydraulikmotor sein. Infolge der benötigten mechanischen übertragungsmittel zwischen Hydraulikmotor und Schwenkwelle ergibt sich ein Spiel, das z.B. bei Zusammentreffen oberer Toleranzbereiche beim Getriebe und bei der stirnverzahnten Verriegelung zur Fehlpositionierung des Werkstückes führen kann.Furthermore, a swivel chuck for machining workpieces under several intersecting axes is known, with one fork-shaped chuck body is provided which carries a pivoting part with chuck jaws. The chuck jaws can be drawn directly into the chuck body. For pivoting, a pivot mechanism is provided, which with a Gear on the pivot shaft cooperates. This swing mechanism can be a hydraulic motor. As a result of the required mechanical transmission means between the hydraulic motor and the swivel shaft, there is play, e.g. when they meet Upper tolerance ranges for the gearbox and the face-toothed locking for incorrect positioning of the workpiece can lead.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile bekannter Konstruktionen zu vermeiden und gleichzeitig eine komplizierte, platzraubende Mechanik weitgehend auszuschalten, sowie eine spielfreie Konstruktion zu schaffen, die auch das geringste Spiel für genaue, unwuchtfreie Bearbeitung auf einer Werkzeugmaschine mit Sicherheit ausschaltet.The aim of the present invention is to address the disadvantages of the known Avoid constructions and at the same time largely eliminate complicated, space-consuming mechanics, as well as creating a backlash-free design that has even the slightest clearance for precise, unbalance-free machining on a machine tool for sure.
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Dieses Ziel wird bei einem Schwenkfutter der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß der das Werkstück aufnehmende Haltekörper mittels diametraler Achszapfen in dem in an sich bekannter Weise gabelförmig ausgebildeten Futterkörper gelagert ist, und daß auf mindestens einem Achszapfen der Drehkolben eines hydraulischen Schwenkmotors aufgesetzt oder mit dem Achszapfen einstückig ausgebildet ist, wobei das Gehäuse des Schwenkmotors am Gabelschenkel des Futterkörpers befestigt und mit Anschlägen zur Begrenzung des Schwenkwinkels des HaltekQrpers ausgestattet ist.In a swivel chuck of the type mentioned at the outset, this goal is achieved in that the one receiving the workpiece Holding body mounted by means of diametrical stub axles in the fork-shaped chuck body, which is designed in a manner known per se is, and that on at least one axle journal of the rotary piston a hydraulic swivel motor is attached or formed in one piece with the journal, the housing of the swivel motor attached to the fork leg of the chuck body and with stops to limit the swivel angle of the HaltekQrpers Is provided.
Die Hydraulikzylinder können direkt am gabelförmigen Futterkörper im Bereich der Drehachse des Haltekörpers angesetzt werden bzw. in die Gabelschenkel integriert werden. Durch die Möglichkeit der direkten Ankopplung der Drehzylinder an der Drehachse können die sonst nötigen übertragungselemente wie Zahnstangen und Ritzel entfallen. Das Schwenkfutter kann auch in jeder beliebigen Schwenkstellung angehalten werden. Dazu ist es zweckmäßig, wenn im Inneren mindestens eines bzw. an mindestens einem Gabelschenkel des Futterkörpers eine an sich bekannte Teileinrichtung, bestehend aus einer vorzugsweise auswechselbaren Teilscheibe mit randseitigen, keilförmigen Ausnehmungen und aus mindestens einem keilförmigen Riegel, der durch einen Hydraulikzylinder gegen eine Keilfläche einer der Ausnehmungen einschiebbar ist, vorgesehen ist, wobei die Teilscheibe auf dem Achszapfen befestigt und der Riegel im bzw. am Gabelschenkel verschiebbar gelagert ist. Dadurch wird eine sichere, vom Spänefall unabhängige Fixierung von zwei oder mehreren Arbeitspositionen erreicht, die über Endschalter überwacht werden können.The hydraulic cylinders can be attached directly to the fork-shaped chuck body in the area of the axis of rotation of the holding body or integrated into the fork legs. The possibility of direct coupling of the rotary cylinder to the The otherwise necessary transmission elements such as racks and pinions can be omitted. The swivel chuck can also be stopped in any pivot position. For this purpose, it is useful if at least one or on inside at least one fork leg of the chuck body is a known sub-device, preferably consisting of one exchangeable indexing disk with edge-side, wedge-shaped recesses and at least one wedge-shaped bolt, which can be pushed in by a hydraulic cylinder against a wedge surface of one of the recesses is provided, the Partial disk attached to the journal and the bolt is slidably mounted in or on the fork leg. Through this a secure fixation of two or more working positions independent of the chip fall is achieved, which is controlled by limit switches can be monitored.
Die gemeinsame Funktion des Schwenkmotors mit der Teil- oder Indexeinrichtung erlaubt eine absolute spielfreie Zentrierung des Haltekörpers in den beiden Endstellungen der Drehbewegung. Der in einer der Ausnehmungen der Teilscheibe eingedrückte Riegel liegt nur an einer Flanke der keilförmigenThe joint function of the swivel motor with the dividing or indexing device allows absolute centering without play of the holding body in the two end positions of the rotary movement. The one pressed into one of the recesses in the graduated disk The latch lies only on one flank of the wedge-shaped
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Ausnehmung der Teilscheibe an und bewirkt dadurch ein Drehmoment auf den Haltekörper. Der mit dem Haltekörper spielfrei verbundene Drehkolben ist somit gegen den Riegel verspannt. Der genannte Drehkolben wird in der Endlage gegen den feststehenden mit dem gabelförmigen Funktionskörper spielfrei verbundenen Gegenkolben des Schwenkmotors gedrückt und somit der Haltekörper spielfrei festgehalten, auch dann, wenn kein Druck im hydraulischen System vorhanden ist. Es kann daher der Motor nach Erreichen seiner Endstellung druckentlastet werden, sobald die Teileinrichtung wirksam ist. Alle funktionsbedingten Lauf- und Arbeitsspiele der beweglichen Bauteile, wie z.B. Lagerluft des Drehteiles und Kolbenspiel des Riegels werden dabei mit Sicherheit und abnützungsfrei ausgeschaltet.Recess of the graduated disk and thereby causes a torque on the holding body. The rotary piston connected to the holding body without play is thus braced against the bolt. The said rotary piston is in the end position against the stationary with the fork-shaped functional body, connected to the counter-piston of the swivel motor without play, and thus the holding body held free of play, even if there is no pressure in the hydraulic system. The motor can therefore be relieved of pressure after it has reached its end position as soon as the sub-facility takes effect. All function-related running and work cycles of the moving Components such as the bearing clearance of the rotating part and piston play of the bolt are switched off with safety and wear-free.
Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.The following is an embodiment of the invention below Described in more detail with reference to the drawing.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch den gabelFig. 1 shows a cross section through the fork
förmigen Futterkörper eines Schwenkfutters mit in die Schnittebene gedrehten Schenkel, undshaped chuck body of a swivel chuck with legs rotated into the cutting plane, and
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen SchwenkmotorFig. 2 shows a cross section through a swivel motor
gemäß Linie II-II in Fig. 1.according to line II-II in FIG. 1.
Auf der Maschinenhauptspindel 1 einer Werkzeugmaschine ist ein gabelförmiger Futterkörper 2 angeordnet. Die Schenkel 3, 4 des gabelförmigen Futterkörpers 2 nehmen die Achszapfen 5, 6 eines Haltekörpers 7 auf. Der in Fig. 1 als Ring ausgebildete Haltekörper 7 ist mit Futterbacken 8 zum Spannen eines Werkstückes, z.B. einer Muffe ausgestattet. Beim Bearbeitungsvorgang nimmt der Haltekörper 7 eine um 90° gegenüber der Darstellung in Fig. 1 verdrehte Position ein, so daß die Achse des Werkstückes mit der MaschinenhauptachseA fork-shaped chuck body 2 is arranged on the machine main spindle 1 of a machine tool. The thigh 3, 4 of the fork-shaped chuck body 2 accommodate the axle journals 5, 6 of a holding body 7. The one formed in Fig. 1 as a ring Holding body 7 is equipped with chuck jaws 8 for clamping a workpiece, e.g. a sleeve. During the machining process the holding body 7 takes a 90 ° opposite the representation in Fig. 1 rotated position, so that the axis of the workpiece with the main axis of the machine
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fluchtet. Um die Rückseite des Werkstückes bearbeiten zu können, ohne die Maschine stillsetzen und umspannen zu müssen, ist der Schwenkteil 7 um 180 im Gabelkopf 2 drehbar. Die Drehung wird durch hydraulische Schwenkmotoren 9, 10 bewirkt, die in Fig. 1 auf beiden Schenkeln 3, 4 angeordnet sind und deren Drehkolben 11 jeweils auf den Achszapfen 5, 6 sitzen. Die Funktion der Schwenkmotoren ist in Fig. 2 am Beispiel des Motors 10 dargestellt. Auf den Achszapfen 6 ist ein als Kreisringabschnitt ausgebildeter Drehkolben 11 angeordnet, der das Zylindervolumen in zwei Kammern unterteilt, die von einem gehäusefreien Sektor 12 aus über Leitungen 13, 14 wahlweise mit Hydrauliköl beaufschlagbar sind. In Fig. 2 wird über die Leitung 13 Drucköl zugeführt und über die Leitung 14 Drucköl abgezogen, so daß eine Drehbewegung des Achszapfens 6 und damit des Haltekörpers 7 im Uhrzeigersinn resultiert. Der Sektor 12 stellt dabei die Anschläge für 0° und 180° der Drehbewegung dar. In Fig. 2 (und Fig. 1) befindet sich der Schwenkteil 7 in der 90 -Stellung. Eine Teileinrichtung (Indexeinrichtung) sorgt für die exakte Positionierung des Haltekörpers 7 in den gewünschten End- bzw. allenfalls Zwischenstellungen in denen eine Bearbeitung des Werkstückes erfolgen soll. Die Teileinrichtung besteht aus je einer mit keilförmigen Ausnehmungen versehenen Teilscheibe 15, 16 die auf den Achszapfen 5, 6 der Drehachse angeordnet sind und den keilförmig zulaufenden Riegeln 17, 18 die durch Hydraulikzylinder 19, 20 zur einseitigen Anlage der Keilflächen gegeneinander in die Ausnehmungen eingeschoben werden können. In Fig. 1 ist die 90 -Stellung des Haltekörpers 7 - lediglich als Beispiel für die Funktion der Teileinrichtung - verriegelt dargestellt. Die Teilscheiben 15, 16 können ausgetauscht werden und je nach Bedarf um beliebige Bogengrade versetzte keilförmige Ausnehmungen aufweisen. flees. To machine the back of the workpiece can, without having to shut down and reclamp the machine, the pivoting part 7 can be rotated by 180 in the fork head 2. the Rotation is caused by hydraulic swivel motors 9, 10, which are arranged in Fig. 1 on both legs 3, 4 and the rotary lobes 11 of which sit on the axle journals 5, 6. The function of the swivel motors is shown in FIG. 2 using the example of the engine 10 is shown. A rotary piston 11 designed as a circular ring section is arranged on the journal 6, which divides the cylinder volume into two chambers, which can be selected from a housing-free sector 12 via lines 13, 14 can be acted upon with hydraulic oil. In FIG. 2, pressure oil is supplied via line 13 and via the line 14 Pressure oil withdrawn, so that a rotary movement of the stub axle 6 and thus the holding body 7 results in a clockwise direction. The sector 12 represents the attacks for 0 ° and 180 ° of the rotary movement. In Fig. 2 (and Fig. 1) the pivoting part 7 is in the 90 position. A partial facility (Index device) ensures the exact positioning of the holding body 7 in the desired end or end position. at most intermediate positions in which the workpiece is to be machined. The partial device consists of each one provided with wedge-shaped recesses part disk 15, 16 on the axle journals 5, 6 of the axis of rotation are arranged and the wedge-shaped bars 17, 18 which are pushed into the recesses by hydraulic cylinders 19, 20 for one-sided contact of the wedge surfaces against one another can be. In Fig. 1 is the 90 position of the holding body 7 - only as an example of the function the partial device - shown locked. The dividing disks 15, 16 can be exchanged and changed as required have any degree of arc offset wedge-shaped recesses.
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Zur Kontrolle der Drehstellungen des Haltekörpers 7 sind eine mit der Drehachse verbundene Nockenscheibe 21 und ein Endschalter 22 vorgesehen. Über die Nockenscheibe können die einzelnen Drehstellungen angesteuert werden.A cam disk 21 connected to the axis of rotation and a limit switch are used to control the rotational positions of the holding body 7 22 provided. The individual rotary positions can be controlled via the cam disk.
In manchen Fällen wird ein einziger Drehzylinder zur Betätigung des Schwenkfutters ausreichen. Auch die Teileinrichtung könnte nur mit einer verriegelbaren Teilscheibe ausgestattet sein. Zur stabilen Lagefixierung des Haltekörpers ist es jedoch zweckmäßig, verriegelbare Teilscheiben in beiden Schenkeln vorzusehen.In some cases, a single rotary cylinder will be sufficient to operate the swivel chuck. Also the partial setup could only be equipped with a lockable dividing disk. For stable position fixation of the holding body however, it is advisable to provide lockable partial disks in both legs.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAP | Request for examination filed | ||
| OD | Request for examination | ||
| 8125 | Change of the main classification |
Ipc: B23B 31/34 |
|
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |