DE3246197C2

DE3246197C2 - Spindel einer Drehmaschine

Info

Publication number: DE3246197C2
Application number: DE19823246197
Authority: DE
Inventors: Eberhard Van Der 5140 Erkelenz Horst
Original assignee: A Monforts GmbH and Co
Current assignee: A Monforts GmbH and Co
Priority date: 1982-12-14
Filing date: 1982-12-14
Publication date: 1986-07-10
Also published as: DE3246197A1

Abstract

Die Spindel dient zur Aufnahme des Werkstückspannmittels einer Drehmaschine. Sie wird im Spindelkasten gelagert. Ein Spannzylinder dient zum Betätigen des Spannmittels über eine koaxial zur Spindelachse geführte Zugstange. Die Spindel wird über eine ebenfalls zur Spindelachse koaxiale Riemenscheibe angetrieben. Die Aufgabe besteht darin, die Gesamtlänge der zusammen mit der Spindel rotierenden Bauteile zu verkürzen. Erfindungsgemäß wird die Riemenscheibe nur mit ihrem dem Spannmittel abgewandten Längsende fest auf der Spindel gelagert, und in dem dadurch innerhalb der Riemenscheibe freiwerdenden Raum wird der Spannzylinder mit Ölzuführung angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spindel zur Aufnahme des Werkstückspannmitiels einer Drehmaschine gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Sie betrifft insbesondere die Anwendung und entsprechende Ausbildung für eine Drehmaschine für stangenförmigen Werkstoff.

Nach der DE-AS 21 54 796 wird eine gattungsgemäße Drehmaschinenspindel zum stabilen Lagern bei hohen Drehzahlen an zwei Stellen mit Abstand voneinander gelagert. Der axiale Abstand der Lager kann ohne Beeinträchtigung der Laufeigenschaften nicht wesentlich geändert werden. Ähnliches gilt für den Radius der Lager, der wegen der mechanischen Stabilität der Spindel nicht wesentlich verkleinert und wegen der sich mit dem Radius erhöhenden Umfangsgeschwindigkeit nicht wesentlich vergrößert werden kann. Auch im Bereich der sich an das vom Spannmittel abgewandte Lager anschließenden Riemenscheibe können aus ähnlichen Gründen wesentliche Änderungen der radialen oder axialen Dimensionen nicht vorgenommen werden. Ferner wird die Riemenscheibe, insbesondere bei hohen Drehzahlen, so gelagert und mit der Spindel gekuppelt, daß vom Riemenantrieb herrührende Schwingungen oder sonstige Störungen nicht auf die Spindel übertragen werden können.

An das dem Spannmittel abgewandte Längsende der Spindel schließt sich an die Riemenscheibe bekannter Maschinen noch der Spannzylinder mit zugehöriger Ölzuführung an. Der Spannzylinder selbst dreht sich zusammen mit seinem eine durch die Spindel geführte Zugstange betätigenden Kolben mit der Spindel mit, während die Ölzuführung mit dem Spindelkasten verbunden ist sowie zwischen ölzuführung und Spannzylinder Dreheinführungen zum Zu- und Abführen von Druckmittel, insbesondere Hydrauliköl, in üblicher Weise vorgesehen sind.

Die Schneidwerkzeuge von gattungsmäßigen Maschinen wurden in der Vergangenheit soweit verbessert, daß eine erhebliche Erhöhung der Spindeldrehzahl möglich wurde. Die hierdurch entstehenden Spannprobleme wurden durch die Entwicklung von Spannfuttern mit Fliehkraftausgleich im wesentlichen gelöst. Schwierigkeiten bereiten jedoch noch die auf dem der Spannmittelaufnahme gegenüberliegenden Längsende der Spindel weit auskragenden Spannzylinder. Der hohen Drehzahl entsprechend müssen diese Bauelemente auf einen äußerst geringen Höhenschlag von derzeit maximal 0,01 mm ausgerichtet werden. Das Ausrichten und feinauswuchten der Spannzylinder an der Maschine ist besonders bei Drehmaschinen für stangenförmigen Werkstoff, das sind die sogenannten Stangenmaschinen, bei denen auch Teile des Stangennachschubmechanismus mit der Spindel rotieren, unabdingbar, wenn trotz der der Qualität der Schneidwerkzeuge entsprechenden Spindeldrehzahlen eine ausreichende Dauerhaltbarkeit gewährleistet werden soll. Im übrigen beeinträchtigen die durch einen Spannzylinderhöhenschlag verursachten Geräusche und Schwingungen die Maschinenqualität zusätzlich zur geringeren Haltbarkeit

Da das MaB des Höhenschlags rotierender Teile stark von deren axialer Längte abhängt, würde dne Vereinfachung von Herstellung; Montage und Betrieb der Spindel bei erhöhten Drehzahlen zu erwarten sein, wenn die Spindel in ihrer Längsrichtung verkürzt werden könnte.

Wenn dem Fachmann die Aufgabe gestellt wird, die bei Betrieb rotierenden Teile der Spindel einschließlich Spannzylinder in der Spindellängsrichtung zu verkürzen, kann er versuchen, verschiedene Elemente zu kombinieren bzw. zu integrieren. Er könnte beispielsweise daran denken, den Außenumfang des Spannzylinders als Riemenscheibe auszubilden, so daß die Spindel um die Länge der Riemenscheibe verkürzt würde. Wegen der erforderlichen festen Verbindung von Spannzylinder und Spindelkörper würden dann abe/ störende Beeinflussungen der Spindel durch den Riemenantrieb nicht mehr von der rotierenden Spindel abzuschirmen sein. — Der Fachmann könnte ferner versuchen, den Spannzylinder in den Raum zwischen den beiden Lagerstellen der Spindel zu integrieren. Volumenmäßig wäre hier zwar ausreichend Platz für einen Spannzylinder, wegen der vorgegebenen Lagerdurchmesser würde die Montage der Spannzylinder jedoch erhebliche Probleme aufwerfen und in der Praxis ohne radiale Teilung der Spindel kaum möglich sein. Auch können serienmäßig zur Verfügung stehende Spannzylinder an dieser Stelle, schon wegen der getrennten Unterbringung der ölzufül.rung nicht eingesetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Spannzylinder einschließlich ölzuführung, insbesondere einen serienmäßig zur Verfugung stehenden Spannzylinder mit Ölzuführung, so in den Spindelkörper zu integrieren, daß bei einfacher Montierbarkeit Stabilitätseinbußen der Spindel und Nachteile beim Riemenantrieb nicht in Kauf genommen werden müssen, derart, daß die sich bisher im Zusammenhang mit dem Ausrichten und Auswuchten des Spannzylinders ergebenden Schwierigkeiten entfallen. Die erfindungsgemäße Lösung wird im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 beschrieben. Verbesserungen und weitere Ausgestaltungen werden in den Unieransprüchen angegeben.

Dadurch, daß die Riemenscheibe nur mit ihrem dem Wcrkstückspannmittel abgewandten Längsende fest mit der Spindel verbunden ist, wird erreicht, daß vom

3 4

Riemenantrieb auf die Riemenseheibe ausgeübte Kräfte werden in einem das rückwärtige Ende teilweise oder

in einem nur vernachlässigbar geringem Maße an die ganz umschließenden Gehäuse 19 angeordnet, welche

Spindel weitergeleitet werden. Es kann daher eine un- räumlich fest gelagert und mit dem ölzuführungskörper

mittelbar feste Kopplung zwischen Riemenscheibe und 20 verbunden sein kann. Das Gehäuse 19 kann zugleich

Spindelkörper vorgesehen werden, und die Riemen- s auch als Kühlmittel-Auffangwanne dienen. Die Versor-

scheibe braucht nicht auf gesonderten Lagern geführt gung des Ölzuführungskörpers 20_erfolgt über Leitun-

zu werden. Der durch eine solche Vereinfachung der gen 21 zu Dreheinführungen 22. Ober die Dreheinfüh-

Verbindung von Riemenscheibe und Spindelkörper frei rangen 22 wird das Drucköl oder sonstige Druckmittel

werdende Raum innerhalb des von der Riemenscheibe wahlweise in die Kammer 23 oder 24 des Spannzylin-

umschlossenen, im Prinzip zylinderförmigen Raums io ders 12 gefördert, so daß entsprechend der Spannkol-

wird erfindungsgemäß zum Unterbringen des mit dem ben 14 und damit die Zugstange 17 in der Pfeilrichtung

Spindelkörper fest zu verbindenden Spannzylinders und 13 zum Betätigen eines auf den Aufnahmekege! 11 ge-

dessen mit dem Spindelkasten fest zu verbindenden Öl- setzten Spannmittels hin und her zu bewegen ist

zuführung verwendet. Dieser Raum innerhalb von Rie- Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht dar-

menscheibe bzw. Spindel läßt sich auch so ausgestalten, 15 in, daß die Riemenscheibe 4 nicht auf ihrer ganzen Flä-

daß eine aus Spannzylinder und ölzuführung bestehen- ehe oder über ein in etwa in der Mitte angeordnetes

de serienförmige Einrichtung einzusetzen ist, ohne daß Lager, sondern nur an ihrem der Spannmittelaufnahme

die Stabilität oder die Laufeigenschaften der Spindelan- 11 gegenüberliegenden, rückwärtigen Längsende 25 mit

Ordnung negativ beeinträchtigt würden. der Spindel — über den Spannzylinder-Grundkörper 3

Die Erfindung kann bevorzugt bei stangenverarbei- 20 — verbunden, ist Dadurch, daß die Riemenscheibe mutenden Drehmaschinen angewendet werden, weil bei die eine feste Verbindung am rückwärtigen Ende zur solchen Maschinen eine Verkürzung der Spindel mit Spindel 2 besitzt und im übrigen nach Art e^es rückkraden zugehörigen rotierenden Bauteilen in menrfacher genden Zylinders die Spindel berührungsfrei umgibt, Hinsicht Vorteile bringt Zunächst einmal entfällt das wird erreicht, daß im mittleren Bereich der (in Richtung aufwendige Ausrichten und Auswuchten der sich bisher 25 der Spindelachse 1 gesehenen) Länge der Riemenscheian die Rückseite anschließenden Spannzylinder-Ein- be 4 angreifenden Kräfte besonders stabil ist und nur an richtung. Das Verkürzen der Spindel um die Spannzylin- den Längsenden 25 und 27 der Riemenscheibe 4 angreider-Einrichtung bedeutet aber bei einer stangenverar- fende Kräfte eine gewisse Rückwirkung auf die Spindel beitenden Maschine gleichzeitig eine entsprechende haben können. Zum Vermeiden von Rückwirkungen des Verkürzung des zum Verschieben der jeweiligen Stange 30 (nicht gezeichneten) Riemenantriebs auf die Spindel 2 benutzten Stempels um denselben Betrag. Da dieser genügt es also, den Riemen nur in einem gewissen mitt-Stempel bei Betrieb mit der Spindel mitrotiert, wird also leren Bereich 26 der Riemenscheibe 4 aufzulegen. Diebei einer stangenverarbeitenden Maschine die Länge ser mittlere Bereich liegt in etwa zwischen V₃ und V₃ der der aus Spindel und Nachschubstempel bestehenden ro- Richtung der Spindelachse 1 gemessenen Länge der tierenden Einrichtung bei erfindungsgemäßer Integra- 35 Riemenscheibe 4.

tion des Spannzylinders um die doppelte Länge des Dadurch, daß erfindungsgemäß ein besonderes Lager

Spannzyiinders verkürzt zum Aufnehmen der Riemenscheibe 4 nicht erforderlich

Anhand der schematischen Darstellung eines Ausfüh- ist, wird in dem von der Riemenscheibe 4 umschlossenen

rungsbeispiels werden Einzelheiten der Erfindung er- im Prinzip zylindrischen Raum ausreichend Platz Mim

läutert 40 Einbau eines Spannzylinders mit zugehöriger ölzufüh-

ίη der Zeichnung wird die eine Hälfte eines Längs- rung und die über die bei Betrieb rotierenden Teile der

Schnitts der erfindungsgemäßen Einrichtung mit Spin- Spinuel in Richtung der Spindelachse 1 gemessene Ge-

delachse I₁ Spindelkörper 2, daran angesetztem Spann- samtlänge nimmt zumindest um die Länge der Spannzy-

zylinder-Grundkörper 3 und an diesem ebenfalls fest lagereinrichtung ab.

angesetzter Riemenscheibe 4. Die Spindel 2 wird an 45 Das rückwärtige Endstück 28 des Spannzylinders 12

zwei Stellen mit durch Distanzstücke 6 und 7 vorgege- kann als Anschlag für (lange) Werkstücke ausgebildet

benem Abstand in Lagern 8 und 9 im Spindelkasten 10 werden bzw. einen solchen Anschlag aufnehmen. An

gelagert. An dem nicht gezeichneten Spannmittel, insbe- dem Endstück 28 können auch Dreheinführungen für

sondere Spannfutter oder Spannzange, befindet sich der Kühlmittel und/oder Druckmittel befestigt werden. —

entsprechende Aufnahmekegel 11. Der insgesamt mit 3 50 Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß der Spalt 29 zwi-

bezeichnete Spannzylinder-Grundkörper enthält den sehen Riemenscheibe 4 und Körper des Spannzyiinders

eigentlichen Spannzylinder 12 mit darin in Pfeilrichtung 12 belüftet werden kann, z. B. wenn eine Kühlung des

13 zu verschiebendem Spannkolben 14, welche über ei- Spannzylinders wünschenswert erscheint
nen Indexierbolzen 15 gegenüber dem Spannzylinder-Grundkörper 3 und damit gegenüber der Spindel 2 ge- 55
gen Verdrehung gesichert ist. Der Spannkolben 14 ist
über einen Mitnehmer 16 mit der zum Betätigen des auf
die Aufnahme 11 zu setzenden Spannmittel vorgesehenen Zugstange 17 verbunden. Bei der Betrachtung der
Zeichnung ist zu beachten, daß der Spannzylinder- eo
Grundkörper (abgesehen von der Verdrehsicherung mit
Indexierbolzen 15) im wesentlichen rotationssymmetrisch in bezug auf die Spindelachse ausgebildet ist. Es
handelt sich daher um einen sogenannten Hohlspannzylinder, dessen Zugstange 17 im wesentlichen als Rohr es
ausgebildet ist Die Zugstange 17 kann an dem der Aufnahme 11 gegenüberliegenden rückwärtigen Ende Nokken 18 zum Betätigen von Endschaltern besitzen. Diese

Bezugszeichenhste	= Spindelachse
1	= Spindelkörper
2	= Spannzylinder-Grundkörper
3	= Riemenscheibe
4	- Distanzstücke
6,7	= Spindellager
8,9	= Spindelkasten
10	= Aufnahmekegel
11	= Spannzylirder
12	= Pfeilrichtung
13	= Spannkolben
14	= Indexierbolzen
15

	5	Mitnehmer	32 46 197
	Zugstange
16	Nocken
17	Gehäuse
18	ölzuführungskörper
19	Ölleitung
20	Dreheinführung	5
21	Kammern von 12
22	rückwärtiges Längsende von 4
23,24 -	Zweidrittel von 4
25	vorderes Längsende von 4
26	Endstück	IO
27	Spalt
28	Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
29
	15

20

25

30

J5

40

50

60

Claims

Patentansprüche:

1. Spindel (2) zur Aufnahme des Werkstückspannmittels einer Drehmaschine, welche in dem Spindelkasten (10) der Maschine gelagert ist. einen Spannzylinder (12) zum Betätigen des Spannmittels über eine koaxial zur Spindelachse (1) geführte Zugstange (17) besitzt und über eine ebenfalls zur Spindelachse (1) koaxiale Riemenscheibe (4) anzutreiben ist, wobei die Spindel (2) angrenzend an die Spannmittelaufnahme (11), sowie im Bereich des dem Werkstückspannmittel zugewandten Längsendes (27) der Riemenscheibe (4) im Spindelkasten (10) gelagert ist, und die Riemenscheibe (4) nur an ihrem der Spannmittelaufnahme (11) abgewandten Längsende (25) mit der Spindel (2) verbunden ist sowie die Spindel (2) im übrigen nicht berührt, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Spindel (2) gekoppelte Spannzylinder(12) sowie dessen mit dem Spindelkasten (10) gekoppelte Ölzuführung (20) in dem von der Riemenscheibe (4) umschlossenen Raum angeordnet sind.

2. Spindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannzylinder (12) und seine Ölzuführung (20) in eine zur Riemenscheibe (4) koaxiale Ausnehmung der Spindel eingesetzt ist.

3. Spindel nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Ausbildung zur Anwendung in einer Drehmaschine für stangenförmigen Werkstoff.