DE3328291C2

DE3328291C2 - Spanneinrichtung an Werkstück- oder Werkzeugspindeln von Drehmaschinen für kraftbetätigte Werkstückhalter, insbes. Spannfutter

Info

Publication number: DE3328291C2
Application number: DE3328291A
Authority: DE
Inventors: Günter Horst 7927 Sontheim Röhm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-08-05
Filing date: 1983-08-05
Publication date: 1986-10-02
Also published as: GB8417875D0; DE3328291A1; GB2144353A; US4582331A; FR2550113A1; JPS6052207A; GB2144353B; IT8467780A1; IT8467780A0; ES8505275A1; FR2550113B1; IT8453698V0; IT1179758B; JPH0429487B2; ES534412A0

Abstract

Die Drehmaschine ist am vorderen Ende der hohlen Drehspindel (1) mit einem kraftbetätigten Werkstückhalter (2), insbes. Spannfutter, versehen. In der Spindel (1) befindet sich eine axial verstellbare Spannstange (3), die mit einem zentralen axialen Spannglied (4) des Werkstückhalters (2) verbunden ist. Zwischen der Drehspindel (1) und dem Werkstückhalter (2) ist ein Spannkopf (7) mit am Spindelende befestigtem und von der Spannstange (3) durchgriffenem Spannkopfkörper (8) vorgesehen. Er besitzt radial geführte Spannbolzen (10) mit nach außen über die Umfangsfläche (11) des Spannkopfkörpers (8) vorverstellbaren Bolzenköpfen (12), ferner Zylinderräume (13) mit die Spannbolzen (10) betätigenden Kraftkolben (14) und auf der Seite des Werkstückhalters (2) Zentriermittel (15, 17) für den Werkstückhalter (2). Der Werkstückhalter (2) besitzt einen den Spannkopfkörper (8) außen axial zur Drehspindel (1) hin übergreifenden Kragen (20), der für den Eingriff der Bolzenköpfe (12) in Form einer Ringnut (21) ausgenommen ist. Die Bolzenköpfe (12) und der Kragen (20) liegen in schrägen Spannflächen (22, 23) axial derart einander an, daß bei radial nach außen gedrückten Spannbolzen (10) der Werkstückhalter (2) über die Spannflächen (22, 23) und den Kragen (20) axial gegen den Spannkopfkörper (8) gezogen und daran zentriert wird. Die begrenzt verdrehbare Spannstange (3) und das Spannglied (4) sind axial durch eine Kupplung (24) verbunden, die durch Verdrehen der ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung an Werkstück- oder Werkzeugspindeln von Drehmaschinen für kraftbetätigte Werkstückhalter, insbesondere Spannfutter, mit einer von einem Spannzylinder mit Axialkolben betätigbaren, in der hohlen Drehspindel vorgesehenen Spannstange, die durch eine Kupplung mit einem zentralen axialen Spannglied des Werkstückhalters verbunden ist, und mit einem zwischen der Drehspindel und dem Werkstückhalter vorgesehenen Spannkopf mit am Spindelende befestigtem und von der Spannsiange durchgriffenem Spannkopfkörper, der radial geführte Spannbolzen mit nach außen über die Umfangsfläche des Spannkopfkörpers vorverstellbaren Bolzenköpfen und auf der Seite des Werkslückhalters Zentriermittel für den Werkstückhalter aufweist, wobei der Werkstückhalter einen den Spannkopfkörper außen axial zur Drehspindel hin übergreifenden Kragen besitzt, der für den Eingriff der Bolzenköpfe ausgenommen ist, und die Bolzenköpfe und der Kragen einander in schrägen Spannflächen axial derart anliegen, daß bei radial nach außen gerdrückten Spannbolzen der Werkstückhalter über die Spannflächen und den Kragen axial gegen den Spannkopfkörper gezogen und daran zentriertwird.

Eine Spanneinrichtung dieser Art ist aus der DE-OS 45 536 bekannt. Bei dieser bekannten Spanneinrichtung ist zur Betätigung der radialen Spannbolzen ein eigenes Spannrohr mit einem eigenen Spannzylinder vorgesehen, wobei das Spannrohr ebenfalls in der hohlen Drehspindel angeordnet ist und die den Werkstückhalter betätigende Spannstange im Spannrohr verläuft. Nachteilig ist, daß bei einer Störung im Druckmiltelsystem der Werkstückhalter sich vom Spannkopf lösen kann, wenn die Spannstange am Spannglied des Werkstückhalters eingekuppelt ist, also die Drehmaschine betriebsbereit ist oder sich in Betrieb befindet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Spanneinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Spannbolzen zuverlässig verriegelt sind, solange die Spannstange am Spannglied des Werkstückhalters eingekuppelt isL

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß im Spannkopfkörper Zylinderräume mit die Spannbolzen betätigenden Kraftko)ben vorgesehen sind, daß die Spannstange begrenzt verdrehbar und die sie mit dem Spannglied verbindende Kupplung durch Verdrehen der Spannstange ein- und auskuppelbai ist, und daß un Spannkopfkörper ein Verriegelungsring vorgesehen ist, der axial verschiebbar und unverdrehbar auf der Spannstange sitzt und in deren die Spannstange am Spannglied einkuppelnden Drohstellung die Spannbolzen in ihren rv.dial auswärts gefahrenen Spannstellung verriegelt und in der dem ausgekuppelten Zustand entsprechenden Drehstellung der Spannstange die radiale Rückzugbewegung der Spannbolzen bis zur Freigabe des Werkzeughalters ermöglicht

Die Verriegelung verhindert, daß sich der Werkstückhaller bei am Spannkopf eingekuppelter Spannstange vom Spannkopfkörper lösen kann, und stellt im übrigen sicher, daß die Spannstange am Spannglied des Werkstückhalters nur einkuppelbar ist, wenn sich die Spannbolzen in ihrer den Werkstückhalter spannenden radialen Auswärtsstellung befinden. Auf diese Weise wird eine eigene Sicherheitsventilanordnung für das die Kraftkolben der Spannbolzen betätigende Druckmittelsyslem überflüssig; es genügt also, solche Sicherheitsvcniilanordnungen nur in den Druckmittelsystemen für die Axialverstellung und für die Drehverstellung der Spannstange vorzusehen.

Im einzelnen sind die Spannboizen zweckmäßig als radial nach außen gerichtete Kolbenstangen der Kraftkolbcn ausgebildet und lcizlcre in entgegengesetzter Richtung mit Stößeln verschen, die den Spannkopfkörper radial durchgreifen und am Verriegelungsring zum Anschlag kommen, der die Stößel in der Entriegelungssiellung aufnehmende Aussparungen aufweist.

Die Kupplung zwischen der Spannstange und dem Spannglied besteht erfindungsgemäß aus einem Kupplungskopf an der Spannslange mit über den Umfang verteilt angeordneten Kupplungsnocken und aus einer Kupplungsaufnahme am Spannglied, die spindelseitig radial nach innen vorstehende Kuppilungsvorsprünge aufweist, zwischen welchen hindurch der Kupplungskopf in der dem Entkupplungszustand entsprechenden Drehstellung der Spannstange axial in die Kupplungsuufnahmc cinführbar ist, in der der Kupplungskopf verdrehbar ist, bis die Kupplungsnocken in der dem eingekuppelten Zustand entsprechenden Drehstellung der Spannstange die Kupplungsvorsprünge axial überdekken und so Spannglied und Spannslange zugfest miteinander verbinden. Zum Verdrehen der Spannstange ist zweckmäßig ein Spannzylinder mit Drehkolben vorgesehen, der axial neben dem Spannzylinder mit dem Axialkolbcn angeordnet und dessen Drehkolben drehfest, aber axial verschiebbar mit der Spannstange verbunden isl.

Vorzugsweise sind die Kraflkolben für die Spannbolzen doppelseitig mil dem Druckmittel beaulschlagbar, wobei die zugehörigen Druckmiltelleitungen in der Drchspindel und in den Spannzylindergehäusewänden zu einem Druckmittelverteilcr mit stillstehendem Verteilergehäuse verlaufen. Dieser Druckmittelverteiler speist zweckmäßig auch die beiden Spannzylinder, und zwar jeweils über eine an sich bekannte Sicherheitsventilanordnung, die bei Störung in der Druckmittelversorgung die Zylinderräume der Spannzylinder abschließt und dadurch den augenblicklichen Betriebszustand der Spannzylinder aufrecht ..-hält.

Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt durch den vorderen Teil der Drehspindel und der Spannstange mit dem Spannkopf und dem lediglich gestrichelt angedeuteten Spannfutter

ίο einer Drehmaschine,

F i g. 2 einen Axialschnitt durch das hintere Ende der Drehspindel und Spannstange mit den Spannzylindern und dem Kraftmittelverteiler der Drehmaschine,

F i g. 3 eine Ansicht des Spannkopfes nach F i g. 1 in Richtung des dort eingetragenen Pfeiles HI bei abgenonimenem Werkstückhalter,

F i g. 4 einen Querschnitt durch den Spannkopf nach Fig. 1,
F i g. 5 einen Querschnitt in Richtung V-V durch den Gegenstand der F i g. 2,

F i g. 6 einen Querschnitt in Richtung VI-VI durch den Gegenstand der F i g. 2 und

F i g. 7 den Querschnitt VII-VII in F i g. 2.

In F i g. 1 ist das am vorderen Ende der Drehspindel 1 als Werkstückhalter angeschlossene kraftbetätigte Spannfutter mit 2 bezeichnet und lediglich teilweise dargestellt, da es im Zusammenhang mit der Erfindung auf den speziellen Aufbau des Spannfutters im einzelnen nicht ankommt, soweit dieses Spannfutter nur zur Betätigung seiner Spannbacken ein zentrales axial verstellbares, von der Spannstange 3 zu betätigendes Spannglied 4 besitzt. Am anderen Spindelende, das in F i g. 2 dargestellt ist, ist ein Spannzylinder 5 angeschlossen, dessen Axialkolben 6 über die in der hohlen Drehspindel 1 vorgesehene Spannstange 3 mit dem Spannglied 4 des Spannfutters 2 verbunden ist. Zwischen dem vorderen Ende der Drehspindel 1 und dem Spannfutter 2 ist ein Spannkopf 7 vorgesehen, dessen Spannkopfkörper 8 mittels bei 9 angedeuteten Schrauben am Spindelende verschraubt und in einer zentralen Öffnung von der Spannstange 3 durchgriffen ist. Der Spannkopfkörper 8 besitzt radial geführte Spannbolzen 10 mit nach außen bis über die Umfangsfläche 11 des Spannkopfkörpers 8 vorverstellbaren Bolzenköpfen 12. Diese Stellung der Spannbolzen 10, durch die das Spannfutter 2 fest am Spannkopf 7 verspannt ist, ist in der Zeichnung dargestellt. Ferner besitzt der Spannkopfkörper 8 Zylinderräume 13 mit die Spannbolzen 10 betätigenden Kraftkolben 14. Auf der Seite des Spannfutters 2 ist der Spannkopfkörper 8 mit Zentriermitteln in Form eines Kurzkegels 15 für das Spannfutter 2 versehen, dem im Spannfutterkörper eine Kegelaufnahme 16 entspricht. Außerdem isl die vordere Stirnseite des Spannkopfkörpers 8 mit wenigstens einem Zapfen 17 versehen, der in eine entsprechende Zapfenaufnahme 18 des Spannfutters 2 greift, um es gegen Drehungen relativ zum Spannkopfkörper 8 zu sichern. Die Kegelaufnahme 16 und die Zapfenaufnahme 18 befinden sich in einem Spannfutterflansch 19, der einen den Spannkopfkörper 8 außen axial zur Drehspindel 3 hin übergreifenden Kragen 20 besitzt. Dieser Kragen 20 ist für den Eingriff der Bolzenköpfe 12 ausgenommen, und zwar in Form einer Ringnut 21, deren rückwärtige, d. h. zur Drehspindel 3 hin liegende und als Spannfläche 22 für die Bolzenköpfe 12 dienende Seitenwand als Kegelfläche ausgebildet ist, der die Bolzenköpfe 12 mit entsprechend gestalteter schräger Spannfläche 23 derart anliegen, daß bei radial nach außen gedrückten Spannbolzen 12 der Spannfutterflansch 19

und damit das Spannfutter 2 selbst über die Spannflächen 22, 23 und den Kragen 20 axial gegen den Spannkopfkörper 8 gezogen und auf dem Kurzkegel 15 zentriert wird.

Die Spannstange 3 ist verdrehbar und mit dem Spannglied 4 des Spannfutters 2 axial durch eine Kupplung 24 verbunden, die durch Verdrehen der Spannstange 3 ein- und auskuppelbar ist. Diese Kupplung 24 besteht aus einem Kupplungskopf 25 an der Spannstange 3 mit über den Umfang verteilt angeordneten, auswärts gerichteten Kupplungsnocken 26 und aus einer Kupplungsaufnahme 27 am Spannglied 4, die spindelseitig radial nach innen vorstehende Kupplungsvorsprünge 28 aufweist. In der dem Entkupplungszustand entsprechenden Drehstellung der Spannstange 3 kann der Kupplungskopf 25 mit seinen Kupplungsnocken 26 zwischen den Kupplungsvorsprüngen 28 hindurch axial in die Kupplungsaufnahme 27 eingeführt werden. In der Kupplungsaufnahme 27 ist der Kupplungskopf 25 verdrehbar, bis die Kupplungsnocken 26 in der dem eingekuppelten Zustand entsprechenden Stellung der Spannstange 3 die Kupplungsvorsprünge 28 axial hinlergreifen, wie es F i g. 3 erkennen läßt, in der die Kupplungsvorsprünge 28 und die zwischen ihnen verbleibenden, den axialen Durchtritt der Kupplungsnocken 26 ermöglichenden Lücken 29 gestrichelt angedeutet sind.

Mit der Verdrehung der Spannstange 3 erfolgt gleichzeitig ein Ver- oder Entriegeln der Spannbolzen 10. Dazu ist im Spannkopfkörper 8 ein Verriegelungsring 30 gelagert, der mittels Nut und Feder 31 axial verschiebbar und unverdrehbar auf der Spannstange 3 sitzt. In der dem eingekuppelten Zustand am Spannglied 4 entsprechenden Drehstellung der Spannstange 3 sind die Spannbolzen 10 in ihren radial auswärts gefahrenen, also das Spannfutter 2 am Spannkopf 7 haltenden Spannstellungen verriegelt In der dem ausgekuppelten Zustand am Spannglied 4 entsprechenden Drehstellung der Spannstange 3 können dagegen die Spannbolzen 10 bis zur Freigabe des Spannfutters 2 in den Spannkopfkörper 8 zurückbewegt werden. Im einzelnen sind die Spannbolzen 10 als radial nach außen gerichtete Kolbenstangen der Kraftkolben 14 ausgebildet. Die Kraftkolben 14 sind außerdem in entgegengesetzter Richtung mit Stößeln 31' versehen, die den Spannkopfkörper 8 radial durchgreifen und am Verriegelungsring 30 zum Anschlag kommen, der die Stößel 31' in der Entriegelungsstellung aufnehmende Aussparungen 32 aufweist. Die Kraftkolben 14 für die Spannbolzen 10 sind doppelseitig mit dem Druckmittel beaufschlagbar. Die zugehörigen Druckmittelleitungen F5, F6 verlaufen in der Drehspindel 3 und in den Wänden der Spannzylinder 5, 33 zu dem Druckmittelverteiler 34, dessen Verteilergehäuse am Umlauf der Drehspindel 3 und der Spannzylinder 5, 33 nicht teilnimmt und in üblicher Weise die Anschlüsse für die Zu- und Ableitung des Druckmittels trägt Dieser Druckmittelverteiler 34 speist auch den Spannzylinder 5 mit dem axialen Spannkolben 6 und außerdem den zum Verdrehen der Spannstange 3 vorgesehenen Spannzylinder 33 mit Drehkolben 35, der axial neben dem Spannzylinder 5 mit dem Axialkolben 6 angeordnet ist und dessen Drehkolben 35 wiederum über Nut und Feder 36 drehfest, aber axial verschiebbar mit der Spannstange 3 verbunden ist Der Spannzylinder 5 mit dem axialen Spannkolben 6 sowie der Spannzylinder 33 mit dem Drchkolben 35 werden über Druckmittelleitungen versorgt Die Speisung beider Spannzylinder 5, 33 erfolgt jeweils über eine an sich bekannte Sicherheitsventilanordnung 37, die bei Störung der Druckmittelversorgung die Zylinderräume der Spannzylinder 5,33 abschließt und dadurch deren augenblicklichen Betriebszustand aufrecht erhält. Diese Sicherheitsventilanordnungen bedürfen, da an sich bekannt und für das Verständnis der Erfindung ohne weitere Bedeutung, keiner näheren Beschreibung.

Um für einen Wechsel des Spannfutters 2 dieses vom Spannkopf 7 abnehmen zu können, fährt zunächst der axiale Spannkolben 6 des Spannzylinders 5 in seine axial vorderste Stellung. Die Spannstange 3 wid durch Schwenken des Drehkolbens 35 so verdreht, daß die Spannbolzen 10 des Spannkopfes 7 entriegelt werden und die Spannstange vom Spannglied abgekuppelt wird. Anschließend werden die die Spannbolzen 10 betätigenden Kraftkolben 14 radial einwärts zurückgefahren. Das Spannfutter 2 ist nun sowohl vom Spannkopf 2 wie von der Spannstange 3 gelöst und kann axial abgenommen werden. Umgekehrt ist zum Montieren des Futters 2 dieses zunächst bis zum Anschlag auf den Spannkopfkörper 8 zu bringen. Anschließend sind die Kraftkolben 14 für die Spannbolzen 10 radial nach außen zu betätigen, wodurch das Spannfutter 2 gegen den Spannkopf 7 und auf den Kurzkegel 15 gezogen wird. Dies entspricht einer Druckmittelbetätigung der Kraflkolben 14 über die Druckmittelleitungen F6. Anschließend wird die Spannstange 3 mit Hilfe des Drehkolbens 35 geschwenkt und dabei die Kupplung 24 zwischen der Spannstange 3 und dem Spannglied 4 eingekuppelt Gleichzeitig werden dabei auch die Spannbolzen 10 über den Verriegelungsring 30 verriegelt

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Spannenrichtung an Werkstück- oder Werkzeugspindeln (1) von Drehmaschinen für kraftbetätigte Werkstückhalter (2), insbesondere Spannfutter, mit einer von einem Spannzylinder (5) mit Axialkolben (6) betätigbaren, in der hohlen Drehspindel (1) vorgesehenen Spannstange (3), die durch eine Kupplung (24) mit einem zentralen axialen Spannglied (4) des Werkstückhalters (2) verbunden ist, und mit einem zwischen der Drehspindel (1) und dem Werkstückhalter (2) vorgesehenen Spannkopf (7) mit am Spindelende befestigtem und von der Spannstange (3) durchgriffenem Spannkopfkörper (8), der radial geführte Spannbolzen (10) mit nach außen über die Umfangsfläche (11) des Spannkopfkörpers (8) vorverstellbaren Bolzenköpfen (12) und auf der Seite des Werkstückhalters (2) Zentriermittel (15, 17) für den Werkstückhalter (2) aufweist, wobei der Werkstückhalter (2) einen den Spannkopfkörper (8) außen axial zur Drehspindel (1) hin übergreifenden Kragen (20) besitzt, der für den Eingriff der Bolzenköpfe (12) ausgenommen ist, und die Bolzenköpfe (12) und der Kragen (20) einander in schrägen Spannflächen (22, 23) axial derart anliegen, daß bei radial nach außen gedrückten Spannbolzen (10) der Werkstückhalter (2) über die Spannflächen (22, 23) und den Kragen (20) axial gegen den Spannkopfkörper (8) gezogen und daran zentriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Spannkopfkörper (8) Zylinderräume (13) mit die Spannbolzen (10) betätigenden Kraftkolben (14) vorgesehen sind, daß die Spannstange (3) begrenzt verdrehbar und die sie mit dem Spannglied (4) verbindende Kupplung (24) durch Verdrehen der Spannstange (3) ein- und auskuppelbar ist, und daß im Spannkopfkörper (8) ein Verriegelungsring (30) vorgesehen ist, der axial verschiebbar und unverdrehbar auf der Spannstange (3) sitzt und in deren die Spannstange (3) am Spannglied (4) einkuppelnden Drehstellung die Spannbolzen (10) in ihren radial auswärts gefahrenen Spannstellungen verriegelt und in der dem ausgekuppelten Zustand entsprechenden Drehstellung der Spannstange (3) die radiale Rückzugsbewegung der Spannbolzen (10) bis zur Freigabe des Werkzeughaltes (2) ermöglicht.

2. Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbolzen (10) als radial nach außen gerichtete Kolbenstangen der Kraftkolben (14) ausgebildet und letztere in entgegengesetzter Richtung mit Stößeln (31) versehen sind, die den Spannkopfkörper (8) radial durchgreifen und am Verriegelungsring (30) zum Anschlag kommen, der die Stößel (31) in der Entriegelungsstellung aufnehmende Aussparungen (32) aufweist.

3. Drehmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (24) zwischen der Spannstange (3) und dem Spannglied (4) aus einem Kupplungskopf (25) an der Spannstange (3) mit über den Umfang verteilt angeordneten Kupplungsnokken (26) und aus einer Kupplungsaufnahme (27) am Spannglied (4) besteht, die spindelseitig radial nach innen vorstehende Kupplungsvorsprünge (28) aufweist, zwischen welchen der Kupplungskopf (25) in der dem Entkupplungszustand entsprechenden Drehstellung der Spannstange (3) axial in die Kupplungsaufnahme (27) einführbar ist, in der der Kupplungskopf (25) verdrehbar ist, bis die Kupplungsnokken (26) in der dem eingekuppelten Zustand entsprechenden Drehstellung der Spannstange (3) die Kupplungsvorsprünge (28) axial überdecken.

4. Drehmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verdrehen der Spannstange (3) ein Spannzylinder (33) mit Drehkolben (35) vorgesehen ist, der axial neben dem Spannzylinder (5) mit dem Axialkolben (6) angeordnet und dessen Drehkolben (35) drehfest, aber axial verschiebbar mit der Spannstange (3) verbunden ist.

5. Drehmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftkolben (14) für die Spannbolzen (10) doppelseitig mit dem Druckmittel beaufschlagbar sind und die zugehörigen Druckmittelleitungen (F5, F6) in der Drehspindel (1) und in den Wänden der Spannzylinder (5,33) zu einem Druckmittelverteiler (34) mit stillstehendem Verteilergehäuse verlaufen.

6. Drehmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelverteiler (34) auch die beiden Spannzylinder (5,33) speist, und zwar jeweils über eine an sich bekannte Sicherheitsventilanordnung (37), die bei Störung in der Druckniittclversorgung die Zylindcrräumc der Spannzylinder (5, 33) abschließt und dadurch deren augenblicklichen Betriebszusland aufrecht erhält.