DE3137582C2

DE3137582C2 - Werkstück-Spannvorrichtung für Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE3137582C2
Application number: DE19813137582
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl.-Ing. Dozekal; Egon Ing.(grad.) 6070 Langen Strathmeier
Original assignee: PITTLER MASCHINENFABRIK AG 6070 LANGEN DE
Current assignee: PITTLER MASCHINENFABRIK AG 6070 LANGEN DE
Priority date: 1981-09-22
Filing date: 1981-09-22
Publication date: 1983-09-29
Also published as: DE3137582A1

Abstract

Werkstück-Spannvorrichtung für eine frontbediente Drehmaschine mit einer Drehspindel und einer an dieser angeordneten Halterung für ein drehend angetriebenes Werkstück und eine die der Halterung abgewandten Stirnseite des Werkstückes abstützende, in einem axial verschieblichen Träger unverschieblich angeordneten Zentrierspitze, welcher Träger quer zur Drehachse der Drehspindel sich erstreckt und auf einer parallel zur Drehachse liegenden Führungsstange axial verstellbar befestigt ist, die sowohl schwenkbar als auch hin- und herbewegbar im Maschinengestell gelagert und mit entsprechenden steuerbaren Antrieben verbunden ist.

Description

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die unverschiebliche Anordnung der Zentrierspitze im Träger und die Zuordnung des Antriebs zu der im Maschinengestell gegen Verdrehung gesicherten und axial verschiebbar gelagerten und geführten Führungsstange wird erreicht, daß auf breit ausladende Führungen am Maschinengestell verzichtet werden kann und auch der Träger für die Zentrierspitze entsprechend schmaler und einfacher im Aufbau ausgebildet werden kann. Anstelle der teuren Bettführungen sind einfach herzustellende, zum Beispiel kreisrunde Lagerstellen im Maschinengestell vorgesehen, die bei Drehmaschinen ohne Anordnung einer die Zentrierspitze aufweisenden Spannvorrichtung in einfacher Weise, zum Beispiel durch Deckel, verschlossen werden können, oder aber erst dann hergestellt werden, wenn die erfindungsgemäße Spannvorrichtung dort angebaut werden soll. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Spannvorrichtung ermöglicht dr>her deren nachträglichen Einbau in bereits bei Kunden befindlichen Drehmaschinen, wenn die genannten Lagerstellen im Maschinengestell bei allen Drehmaschinen ohne Unterschied fertigbearbeitet und bei NichtVerwendung lediglich abgedeckt werden.

Dadurch, daß sowohl der axiale Antrieb als auch die für die Wegkontrolle der Führungsstange erforderlichen Endschalter in axialer Verlängerung der Führungsstange an einer dem Arbeitsraum abgewandten Seite des Maschinengestells angeordnet sind, ergibt sich der weitere Vorteil, daß diese Teile und letztlich auch die Energieführungsleitungen sowie die Steuerleitungen in einem Bereich des Maschinengehäuses angeordnet werden können, der vom Arbeitsraum der Drehmaschine getrennt ist. Daraus ergibt sich eine höhere Betriebssicherheit und zum anderen auch ein Preisvorteil, da nicht nur auf metallummantelte Leitungen verzichtet werden kann, sondern deren Verlegung auch einfacher ausführbar ist und weil darüber hinaus auch kürzere Leitungen Verwendung finden können. Die Bauelemente für den Spannantrieb und die Wegüberwachung können nämlich in unmittelbarer Nähe des Hauptmotors für den Drehantrieb des Werkstückes angebracht werden. Die Antriebs- und Steuermittel müssen nun nicht mehr verstreut angeordnet werden, sondern es kann ein Antriebszentrum gebildet werden, und zwar in unmittelbarer Nähe des Steuerschrankes, der die für die in der Regel elektronische Steuerung der Drehmaschine noiwendigen Schaltungsanordnungen aufweist.

Da die die Spannbewegungen der Zentrierspitze ausführende Führungsstange fliegend oder an beiden Enden im Maschinengestell axial verschieblich bzw. axial verschiebüch und drehbar gelagert und di'rch den Antrieb in ihrer Umfangsrichtung belast- bz.v. vorspannbar ist, ist auf diese Weise die Position der Zentrierspitze in der Horizontalen einstellbar und andererseits wird durch das Vorspannen, z. B. durch kraftbetätigtes Andrücken eines Anschlages gegen ein Führungslineal ständig die spielfreie Lage der Zentrierspitze sichergestellt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise ifli Schnitt dargestellte Seitenansicht einer Werkzeugmaschine mit einer Werkstückspannvorrichtung gemäll der Erfindung,

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht der Werkzeugmaschine gemäß F i g. 1 mit Blickrichtung auf die Zentrierspitze der Werkstück-Spannvorrichtung,

Fig.3 eine Ansicht entsprechend Fig.2 einer Weiterbildung der Erfindung, und

F i g. 4 einen Teilschnitt gemäß 1-1 in F i g. 3. Auf einem Maschinengestell 1 einer Werkzeugmaschine ist ein Spindelkasten 2 angeordnet, in dem eine nicht dargestellte Werkstückspindel gelagert ist, die am Spindelkopf einen Befestigungsflansch 3 für ein Spannmittel 4 trägt. Das Spannmittel 4 kann, wie in F i g. 1 dargestellt, ein Spannfutter sein oder eine Zentrierspitze, der dann zur Übertragung des Drehmoments auf das Werkstück 5 ein nicht dargestellter Drehmitnehmer beigeordnet sein muß. Das Werkstück 5 wird am anderen Ende durch eine Zentrierspitze 6 abgestützt, die mittels einer exzentrischen Büchse 7 in einem Träger 8 gelagert ist. Durch Drehen der Büchse 7 ist die Zentrierspitze 6 in der Vertikalen in bezug auf die Werkstückspindel einstellbar. Der Träger 8 ist von einer Führungsstange 9 durchdrungen, auf der er mittels Schrauben 10, von denen lediglich eine angedeutet ist, in beliebiger axialer Position festklemmbar ist. Bei gelösten Schrauben 10 kann der Träger 8 auf der Führungsstange 9 in eine andere axiale Position, der jeweiligen Werkstücklänge entsprechend, verschoben werden. Die relative Lage von Träger 8 und der Führungsstange 9 in Umfangsrichtung der Führungsstange ist gesichert: hierzu können verschiedene Mittel dienen.

In F i g. 1 ist zu diesem Zweck an der Führungsstange 9 eine in geeigneter Weise befestigte Führungsleiste 11 gezeigt, die an sich bekannte Vorteile hat. Aber auch jede andere, die Zuordnung von Träger und Führungs-

leiste sichernde Querschnittgestaltung der Führungsstange 9 in diesem Bereich ist denkbar.

Die Führungsstange 9 ist bei A und B im Maschinengestell mittels einstellbarer Führungsbüchsen 12 gelagert, wodurch das Lagerspiel sehr klein gehalten

werden kann. Die beiden Lagerstellen A und B können auch so angeordnet sein, daß die Führungsstange 9 fliegend gelagert ist, wobei die Führungsstange 9 an dem den Träger 8 aufnehmenden Ende nicht im Maschinengestell 1 abgestützt ist. Das mit dem

■*' Maschinengestell 1 verschraubte Tragteil la für die Lagerstelle B kann dann entfallen. Diese Lagerung bringt eine weitere Verbesserung der Zugänglichkeit des Arbeitsraumes. Auch müssen die Lagerstellen A und B nicht unterhalb des Werkstückes 5 liegen. Je weiter

'^!l die Lagerstellen A und B nach oben und seitwärts von der Drehmitte des Werkstückes 5 angeordnet werden, umso besser wird der für den Spänefall erforderliche Freiraum im Arbeitsraum.

An den dem Spindelkasten 2 zugewandten Ende ist

" die Führungsstange 9 abgesetzt und bildet eine Kolbenstange 13 mit einem darauf unverschieblich angeordneten Kolben 14, der in einem mit dem Maschinengestell 1 verschraubten Hydraulikzylinder 15 verschieblich ist.

Zwei Hydraulikleitungen 16 und 17 führen Drucköl oder ein anderes Hydraulikmedium zum Hydraulikzylinder 15. Die Kolbenstange 13 durchdringt den Hydraulikzylinder 15 beidseitig und trägt an ihrem freien Ende axial verstellbare Nocken 18, 19, die zugeordnete Endschalter 20, 21 betätigen, welche auf einer mit dem Maschinengestell 1 verschraubten Konsole 22 angeordnet sind. Diese Endschalter dienen der Hubkontrolle des Kolbens 14 und damit zum

Überwachen der axialen Position der Zentrierspitze 6. Die Anzahl, Ausbildung und Anordnung der Nocken 18, 19 und Endschalter 20,21 kann in freier Wahl getroffen werden.

Auf der Kolbenstange 13 oder auf der Führungsstange 9 ist ein Hebel 23 unverdrehbar angeordnet, der einen in bezug auf die Umfangsrichtung der Führungsstange 9 einstellbaren Anschlag 24 aufweist, der durch einen zweiten, am Hebel 23 angreifenden Hydraulikzylinder 25 ständig gegen ein parallel zur Drehspindelachse gerichtetes, am Maschinengestell 1 angeordnetes Führungslineal 26 gedruckt wird. Damit wird ein Spiel in Umfangsrichtung vermieden und somit eine sehr genaue Abstützung des Werkstückes 5 erreicht.

Die beschriebene Vorrichtung ist im Bereich der Lagerstellen A und Bdrehbeweglich ausgebildet, so daß durch Beaufschlagen des zweiten Hydraulikzylinders 25 in entgegengesetzter Richtung auf sehr einfache Weise seitliches Wegschwenken der Zentrierspitze 6 erreicht werden kann. Hierdurch wird ein relativ tiefes Hinführen des Werkstückes 5 in das Spannmittel 4 und bis tief in die Werkstückspindeln hinein leicht durchführbar, ohne den Hub des Kolbens 14 entsprechend groß gestalten zu müssen. Dieses seitliche Wegschwenken spart, wie bekannt, erheblich an Maschinen-Nebenzeit.

Diese entsprechende Ausgestaltung erfordert dann, wie in Fig.2 dargestellt, zwei weitere Endschalter 27a und 27b zur Kontrolle der Schwenkstellungen. Da bei einer solchen Ausbildung der zweite Hydraulikzylinder 25 und auch seine Kolbenstange dann sowohl der Axialbewegung als auch der Drehbewegung der Führungsstange 9 folgen müssen, sind an den entsprechenden Anlenkpunkten 28 und 29 am Maschinengestell 1 und am Hebel 23 Kreuzgelenke vorzusehen.

In F i g. 3 und F i g. 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Für bereits beschriebene Einzelheiten sind dort die gleichen Bezugsziffern verwendet.

Der Hebel 23 weist bei dieser Ausbildung auf der dem Führungslineal 26 entgegengesetzten Seite eine schräge Fläche 30 auf, gegen die eine korrespondierende schräge Fläche 31 der Kolbenstange 33 eines Kolbens 32 anliegt, sobald der in einem Zylinder geführte Kolben· 32 auf der Unterseite mit einer Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt wird. Hierdurch wird eine formschlüssige Verriegelung des Hebels 23 und damit des Trägers 8 erreicht. Der Hydraulikzylinder 25 kann dann erheblich kleiner ausgebildet werden, weil er nur noch die Aufgabe des seitlichen Wegschwenkens der Zentrierspitze 6 zu erfüllen hat. Wird diese Schwenkfunktion nicht gewünscht, kann der Schwenkzylinder 25 entfallen.

Bei der Lösung gemäß Fig.3 und 4 kann auch auf Kreuzgelenke in den Anlenkpunkten 28 und 29 verzichtet werden. Hierzu ist der Hebel 23, wie in F i g. 4 dargestellt, U-förmig ausgebildet und die Gelenke 28,29 werden durch Bolzen 34, 35 gebildet, die parallel zur Führungsstange 9 gerichtet sind. Beim Spannvorgang, d. h. bei der Axialbewegung der Führungsstange 9, gleitet der Gelenkkopf der Kolbenstange des Hydraulikzylinders 25 auf dem Bolzen 35 im Hebe! 23.

Selbstverständlich können als Antriebe für die beschriebene Anordnung alle bekannten Arten von Antrieben Verwendung finden. So könnte man beispielsweise durch Anwendung eines Drehfeldmotors mit Zahnradtrieb den Hydraulikzylinder 25 und die Kreuzgelenke ersetzen, weil die Antriebsbewegung eines Zahnrades der Schwenkbewegung der Führungsstange 9 entspricht und andererseits auch eine axiale Verschiebung im Zahneingriff zulässig ist.

Infolge hoher Spannkräfte und/oder Zerspannungskräfte kann die Biegebeanspruchung sowie die Torsionsbeanspruchung der Führungsstange 9 unter Umständen so groß werden, daß eine ergänzende Absicherung der Führungsstange erforderlich wird. Hierzu wird vorgeschlagen, auch bei der Lagerstelle B eine Einrichtung, wie sie in den F i g. 2 bis 4 dargestellt und vorstehend beschrieben worden ist, vorzusehen.

Es kann aber alternativ hierzu bei B eine Klemmeinrichtung angeordnet werden, beispielsweise in Form einer hydraulisch beaufschlagten Spannbuchse oder eine ähnliche Einrichtung. Auch der Spannantrieb könnte vielfach anders gelöst werden. Jedoch wurde im Ausführungsbeispiel die hydraulische Lösung deshalb gewählt, weil damit eine sehr einfache werkstückabhängige Anpassung der Spannkraft möglich ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Werkstück-Spannvorrichtung für Werkzeugmaschinen, insbesondere frontbediente Drehmaschinen, mit einer Drehspindel und einer an dieser angeordneten Halterung für ein drehend angetriebenes Werkstück und einer die der Halterung abgewandten Stirnseite des Werkstückes abstützende, in einem axial verschieblichen Träger angeordneten Zentrierspitze, wobei der Träger sich im wesentlichen quer zur Drehachse der die Halterung tragenden Drehspindel erstreckt und auf einer parallel zur Drehachse angeordneten Führungsstange unverdrehbar jedoch axial verstellbar angeordnet ist, und wobei die Zentrierspitze in Richtung der Drehachse mittels Antrieb verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierspitze (6) im Träger (8) unverschieblich angeordnet ist und der Antrieb (14,15) der im Maschinengestell (1) gegen Verdrehen gesicherten und axial verschiebbar gelagerten und geführten Führungsstange (9) zugeordnet ist

2. Werkstück-Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der axiale Antrieb (14,15) als auch die für die Wegkontrolle der Führungsstange (9) erforderlichen Endschalter (18, 19,20,21) in axialer Verlängerung der Führungsstange (9) an einer dem Arbeitsraum abgewandten Seite des Maschinengestells (1) angeordnet sind.

3. Werkstück-Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, mit einem in Umfangsrichtung der Führungsstange wirkenden Antrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstange (9) fliegend oder an beiden Enden im Maschinengestell (1) axial verschieblich gelagert ist und daß die Führungsstange (9) durch den Antrieb (25) in ihrer Umfangsrichtung belast- bzw. vorspannbar ist.

4. Werkstück-Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, mit einem in Umfangsrichtung der Führungsstange wirkenden Antrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstange (9) axial to verschieblich und drehbar im Maschinengestell (1) gelagert ist und daß den beiden Endlagen der Führungsstange (9) in Umfangsrichtung Endschalter (27 a, 27tyzugeordnet sind.

5. Werkstück-Spannvorrichtung nach Anspruch 4, «5 dadurch gekennzeichnet, daß die Endschalter (27a, 2Tb) in einem Innenraum oder an einer vorn Arbeitsraum abgewendeten Fläche des Maschinengestells (1) angeordnet sind, vgl. F i g. 2.

6. Werkstück-Spannvorrichtung nach den Ansprü- so chen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe (14,15,25) und die Endschalter (20,21,27a, 27b) in dem Bereich des Maschinengestells (1) angeordnet sind, der durch die Lage des Spindelkastens (2) gekennzeichnet ist.

7. Werkstück-Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstange (9) eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform aufweist.

8. Werkstück-Spann vorrichtung nach Anspruch 1, &o dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstange (9) über eine dem Verstellbereich (11) des Trägers (8) entsprechende Teillänge eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform aufweist, während sie im Bereich der im Maschinengestell (1) ⁶$ befindlichen Lagerstellen (A, B) kreisförmige Querschnittsform zeigt.

Die Erfindung betrifft eine Werkstück-Spannvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art.

Bei solchen, dem zusätzlichen stimseitigen Spannen von zum Beispiel in einem Spannfutter eingespannten, sich drehenden Werkstücken dienenden Vorrichtungen ist die Zentrierspitze in einem Träger angeordnet, der auf am Maschinengestell der Drehmaschine angeordneten Führungsbahnen sowohl in axialer Richtung verstelibar als auch seitlich wegschwenkbar und festklemmbar ist; vgl. DE-OS 23 53 845. Diese Spannvorrichtungen sind insofern nachteilig, weil sowohl durch die genannten Führungsbahnen als auch durch den großvolumigen Träger der Zentrierspitzen der Zugang zum Arbeitsraum der Drehmaschine ganz erheblich beeinträchtigt wird, was sowohl für Werkzeugmaschinen, die für die Bearbeitung von kurzen Werkslücken entwickelt worden sind, also bei sogenannten Kurzdrehmaschine^ als auch bei sogenannten Frontdrehmaschine, die im Einzelfall auch für die Bearbeitung relativ langer Werkstücke ausrüstbar sein sollen, gilt.

Es ist auch bekannt, den Träger der Zentrierspitze unverstellbar mit dem Maschinengestell einer Drehmaschine zu verschrauben. Dies vermeidet zwar eine Bettführung, bedeutet aber andererseits, daß die Zentrierspitze in einer axial verschieblichen Pinole im Träger gelagert sein muß, die dann bei relativ kurzen Werkstücken weit aus dem Träger herausragt, wodurch die Genauigkeit leidet; vgl. US-PS 40 68 547.

Unabhängig von der Art der Ausbildung solcher Vorrichtungen ist es bei allen Vorrichtungen, die an automatisch arbeitenden Drehmaschinen eingesetzt werden, notwendig, die Bewegungen der Zentrierspitze durch sogenannte Kraftantriebe zu steuern. Diese Antriebe sind in nächster Nähe der bewegten Teile angeordnet, um eine gute, möglichst verlustlose Kraftübertragung zu gewährleisten. Es ist daher erforderlich, flexible Energieführungsleitungen und Steuerleitungen im Arbeitsraum so zu verlegen, daß sie dem bewegten Maschinenteil folgen können. Diese Leitungen sind im Arbeitsraum der Drehmaschine hinderlich, da sie den Spänefall beeinträchtigen und durch die heißen Späne andererseits selbst beschädigt werden können, so daß die Betriebssicherheit der Drehmaschine auf lange Sicht in Frage gestellt ist. Ferner sind zur Überwachung der Bewegungen der Zentrierspitze elektrische Schaltelemente erforderlich, die Teile der notwendigen Steuereinrichtung sind und die ebenfalls im Arbeitsraum der Drehmaschine angeordnet werden müssen; vgl. US-PS 37 31 564. Trotz üblicher Maßnahmen zur Abdeckung sind diese Schaltelemente durch Kühlmittel und Späne ebenso gefährdet wie die Leitungen selbst, bei denen sogar die als Schutz gegen mechanische Beschädigungen vorgesehenen Metallumhüllungen erfahrungsgemäß nach längerer Betriebszeit zerstört werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau der bekannten mit einer Zentrierspitze ausgerüsteten Werkstück-Spannvorrichtungen wesentlich zu vereinfachen und so auszubilden, daß eine sowohl den Arbeitsraum der Drehmaschine wenig einschränkende Ausbildung als auch eine gegen Späne und Kühlmittel geschützte Anordnung der Energieführungsleitungen möglich wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.