DE3532942A1 - Vorrichtung zum mitnehmen eines zwischen spitzen eingespannten werkstuecks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mitnehmen eines zwischen Spitzen einer Werkzeugmaschine, insbe­ sondere einer Rundschleifmaschine eingespannten Werkstücks mit einem ein Ende des Werkstücks aufnehmenden Spannele­ ment, das mit der angetriebenen Spitze, vorzugsweise über eine Mitnehmerscheibe 3 gekoppelt ist.

Üblicherweise werden lange Werkstücke zum Rundschleifen, Drehen, Gewindeschneiden oder dgl. zwischen Spitzen vor dem Einsetzen zwischen die Spitzen mit einem Spannelement, einem sog. Mitnehmer oder Drehherz versehen, der bei der Bearbeitung an einem Vorsprung der Mitnehmerscheibe anschlägt und so ein Mitdrehen des Werkstücks mit der angetriebenen Spitze erzwingt. Das Aufsetzen und wieder Abnehmen des Spannelements erfolgt üblicherweise von Hand, so daß ein automatischer Werkstückwechsel praktisch nicht möglich ist.

Es gibt auch automatische Mitnehmer mit Formschluß, z. B. an Schlitzen, besonderen Bohrungen oder Abflachungen. Dies setzt aber eine entsprechende Werkstückformgebung voraus.

Ferner ist es bekannt automatische Reibkraftmitnehmer vorzusehen, die z. B. durch die Reibkräfte an flachen Kegeln (ca. 6°) zwischen Mitnehmerscheibe und Werkstück angreifen. Hier sind relativ enge Werkstücktoleranzen erforderlich und es können zudem nur beschränkte Drehmomente übertragen werden.

In Vermeidung der geschilderten Nachteile liegt der vor­ liegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern durch die Werkstücke unterschiedlicher Abmessungen, weitestgehend automatisiert zwischen Spitzen bearbeitet werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das Spannelement fest aber gegenüber der Drehachse der ange­ triebenen Spitze in radialer Richtung um einen Toleranzbe­ trag verschiebbar verbunden ist, wobei das Spannelement zum Spannen unterschiedlicher Werkstückdurchmesser mindestens zwei dieser Drehachse symmetrisch gegeneinander bewegbare Spannbacken aufweist.

Die schwimmende Aufhängung des Spannelements ist wegen der auftretenden Toleranzen erforderlich. Um eine exakte runde Bearbeitung der Werkstücke zu erreichen ist notwendig, daß keine wechselnden Kräfte auf die Spitzen einwirken können.

Bei einem Spannbereich zwischen etwa 30 und 110 mm ist ein Toleranzbetrag von etwa plus/minus 3 mm ausreichend. Zur Erleichterung der Einführung des Werkstücks durch das Spannelement kann dieses gegenüber der angetriebenen Spitze etwa in seiner Mittellage elastisch nachgiebig gehalten sein, und dazu bspw. durch am Umfang verteilt angeordnete Federn zentriert sein. Als Federn können in einem Ringspalt angeordnete Blattfedern dienen, wobei der Außenumfang des Ringspalts fest mit der angetriebenen Mitnehmerspitze und der Innenumfang des Ringspalts fest mit dem Spannelement verbunden ist oder umgekehrt. Die Montage wird erleichtert, wenn im Ringspalt, vorzugsweise einstückig, eine Wellfeder eingesetzt wird.

Zum Toleranzausgleich des Werkstückumfangs gegenüber der Drehachse der angetriebenen Spitze kann das Spannelement in radialer Richtung verschiebbar gegenüber der Mitnehmer­ scheibe geführt sein, vorzugsweise durch mindestens einen in einem radialen Schlitz geführten Führungsbolzen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei über zwei Gewindespindeln gegeneinander bewegbare Spannbacken vorgesehen, wobei jede Gewindespindel einen Gewindeteil mit Rechtsgewinde und einen Gewindeteil mit Linksgewinde aufweist. Dabei können die beiden Gewindespindeln, vorzugsweise über einen Kettenantrieb synchron durch einen Schrauber antreibbar sein. Die Enden der Gewindespindeln sind in zwei parallel zu den Spannbacken verlaufenden Lagern drehbar gelagert, wobei in einem der Lagerböcke eine von außen zugängliche Antriebsspindel gelagert und mit den beiden Gewindespindeln gekoppelt über den Schrauber drehbar ist.

Zur Herabsetzung der erforderlichen Schrauberkräfte können die beiden Gewindespindeln über einen Untersetzungsantrieb durch den Schrauber synchron drehbar sein. Der Schrauber selbst ist vorzugsweise über einen Arbeitszylinder zur Antriebsspindel des Spannelements hin und weg bewegbar.

Zur schwimmenden Aufhängung des Spannelements sind die beiden Lagerböcke fest mit einer senkrecht zur Drehachse verlaufenden ringförmigen Trägerscheibe verbunden, wobei dann die Trägerscheibe oder eine damit verbundene Flansch­ ringplatte radial verschiebbar an der Mitnehmerscheibe geführt sein kann.

Eine besonders exakte und spielfreie Führung kann dadurch erreicht werden, daß die Mitnehmerscheibe die Träger­ scheibe oder die Flanschringplatte außen U-förmig mit Abstand umgreift und radialverschiebbar führt. Dazu kann die Flanschringplatte beiderseits zwischen Kugelführungen axial spielfrei, radial aber verschiebbar geführt sein.

Zur Vermeidung einer Verschmutzung und damit zur Herab­ setzung des Verschleißes kann die Mitnehmerscheibe und die Trägerscheibe, sowohl am Außenumfang als auch auf ihrer einen Durchgang für das Werkstückende bildenden Innen­ seite, durch elastische Hülsen miteinander schmutzdicht verbunden sein.

Zur Einsparung besonderer Abstützungen kann durch eine elektronische Steuerung der Schrauber die Spannbacken nur soweit öffnen, daß die Öffnungsweite der Spannbacken nur etwa 1 bis 2 mm größer ist als der Spanndurchmesser des gerade einzuspannenden Werkstücks, so daß der Untere der Spannbacken als Einlegehilfe für das einzulegende Werk­ stück dient, vor dem Zusammenfahren der Spitzen zur exakten Einspannung in der Werkzeugmaschine. Dazu kann der Schrauber, dessen Abtriebsspindel, die Antriebsspindel oder eine der Gewindespindeln des Spannelements mit einem rotierenden Meßsystem gekoppelt sein, durch das die jeweilige Stellung der Spannbacken erfaßt wird, zur Steuerung der erforderlichen Öffnungs- und Schließwege des Spannelements.

Weitere erfindungsgemäße Ausbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen und werden mit ihren Vorteilen in der nachstehenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematisierte Teilseitenansicht einer Werkzeugmaschine im Bereich der Antriebsspindel,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 im Bereich des Spannelements,

Fig. 3 einen Teillängsschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2 und

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3, im Bereich der Flanschringplatte.

Im dargestellten einzigen Ausführungsbeispiel ist in einem Spindelstock 1 am Ende einer nicht näher dargestellten Arbeitsspindel eine Mitnehmerscheibe 2 mit einer angetriebenen Spitze 3 um eine Drehachse 4 drehbar gelagert. Fest angeflanscht an der handelsüblichen Mitnehmerscheibe 2 ist ein zweckmäßigerweise zweiteiliger im Querschnitt U-förmiger Ring 5 in dem mit radialem Spiel und in axialer Richtung ohne Spiel eine Flanschringplatte 6 zwischen jeweils 3 beidseitig am Umfang verteilten Kugelführungen 7 geführt. Die Kugelführungen 7 sind jeweils in einer Sacklochbohrung 8 eingesetzt.

An der Flanschringplatte 6 selbst ist über einen Bund 9 konzentrisch eine Trägerscheibe 10 fest angeschraubt, an der dem Bund 9 gegenüberliegend ein Spannelement befestigt und durch eine zur Drehachse 4 rotationssymmetrische Glocke 12 geschützt ist. Die Glocke 12 weist einen konzentrischen Durchbruch 13 für ein strichpunktiert in Fig. 3 angedeutetes Werkstück 14 auf, dessen eines Ende vom Spannelement 11 etwa zentrisch zur Drehachse 4 verspannt werden kann.

Das Spannelement 11 besteht aus zwei Lagerböcken 15, 15′, in denen mit Abstand symmetrisch zwei Gewindespindeln 16, 16′ drehbar gelagert sind. Beide Gewindespindeln 16, 16′ weisen einen Gewindeteil mit Rechtsgewinde und einen Gewindeteil mit Linksgewinde auf, so daß beim synchronen Drehen der Gewindespindeln 16, 16′ Spannbacken 17, 17′, die parallel zu den Lagerböcken 15, 15′ verlaufen, zentrisch aufeinander zu und weg bewegt werden können.

Zum synchronen Drehen der Gewindespindeln 16, 16′ ist im Lagerbock 15, diesen durchdringend, mittig eine Antriebs­ spindel 18 gelagert, die an ihrem unteren Ende ein Ketten­ rad 19 für eine Rollenkette 20 aufweist, die über Ketten­ räder 21, 21′ der Gewindespindeln 16, 16′ geführt ist.

Die Spannbacken 17, 17′ sind relativ flach, so daß ein relativ großer Spannbereich für unterschiedliche Werkstückdurchmesser ermöglicht wird, bspw. ein Spannbereich zwishen 30 und 110 mm Werkstückdurchmesser.

Zur Betätigung der Antriebsspindel 18 ist in der Glocke 12 ein Durchgangsloch 22 für eine Abtriebsspindel 23 eines Schraubers 24 vorgesehen. Der Schrauber 24 selbst ist über einen Arbeitszylinder 25 verschiebbar, so daß über eine elektronische Steuerung 26 gesteuert bei exakter Winkel­ lage des Spannelements 11 die Abtriebsspindel 23 durch das Durchgangsloch 22 hindurch auf die Antriebsspindel 18 aufgesetzt und das Spannelement 11 angezogen oder, wenn das Werkstück 14 entnommen werden soll, gelöst werden kann. Durch ein nicht näher dargestelltes Meßsystem kann die exakte Lage der Spannbacken 17, 17′ festgehalten werden, so daß das zu spannende Werkstück 14 mit nur relativ geringem Umfangsspiel in das Spannelement 11 eingeführt und die untere Spannbacke 17 als Einlegehilfe dienen kann. Durch das Festspannen der Spannbacken 17, 17′ wird das Werkstück 14 weitgehend zentriert, dann werden die Spitzen 3 zur exakten Einspannung des Werkstücks 14 zusammengefahren. Durch das radiale Spiel der Flanschring­ platte 6 im Ring 5 der Mitnehmerscheibe 2 kann ein radi­ aler Toleranzausgleich stattfinden. Hierzu ist in der Flanschringplatte 6 ein radial verlaufender Schlitz 27 vorgesehen, durch den ein im Ring 15 verschraubter Führungsbolzen 28 eingreift. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Flanschringplatte 6, und damit auch über das fest damit verbundene Spannelement 11 das Werkstück 14, um einen Toleranzbetrag von etwa plus/minus 3 mm verschoben und somit entsprechende Toleranzen in radialer Richtung ausgeglichen werden, ohne daß ein gegenseitiges Verspannen des von der Spitze 3 getragenen Werkstücks 14 gegenüber dem Spannelement 11 und der Mitnehmerscheibe 2 eintritt.

Um bei nicht eingelegtem Werkstück 14 etwa eine zentrische Lage der Flanschringplatte 6 mit dem Spannelement 11 gegenüber der Spitze 3 zu erreichen, sind in einem Ringspalt 29 zwischen dem Ring 5 und der Flanschringplatte 6 Blattfedern 30 angeordnet, zwischen einem Außendurch­ messer 31 der Flanschringplatte und einem Innendurchmesser 32 des Rings 5. Durch die in Form eines Vielecks eingelegten Blattfedern 30 erfolgt eine Zentrierung von Außendurchmesser 31 und Innendurchmesser 32. Anstelle der Blattfedern 30 kann auch eine vorzugsweise einstückige Wellfeder in den Ringspalt 29 eingelegt werden.

Um das Eindringen von Schmutz zu verhindern, sind der Ring 5 und die Trägerscheibe 7, sowohl auf ihrer Innenseite als auch auf ihrer Außenseite, jeweils durch eine elastische Hülse 33 bzw. 34 dicht miteinander verbunden. Diese elas­ tischen Hülsen 33, 34 erlauben eine radiale Verschiebung der Flanschringplatte 6, gegenüber dem Ring 5 und damit auch der Mitnehmerscheibe 2 mit der angetriebenen Spitze 3.

Claims (21)

1. Vorrichtung zum Mitnehmen eines zwischen Spitzen (3) einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Rundschleifmaschine eingespannten Werkstücks (14), mit einem ein Ende des Werkstücks (14) aufnehmenden Spannelement (11), das mit der angetriebenen Spitze (3) vorzugsweise über eine Mitnehmer­ scheibe (2) drehgekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (11) fest, aber gegenüber der Drehachse (4) der angetriebenen Spitze (3) in radialer Richtung um einen Toleranzbetrag verschiebbar verbunden ist, wobei das Spannelement (11) zum Spannen unterschiedlicher Werkstück­ durchmesser mindestens zwei zur Drehachse (4) etwa symmetrisch gegeneinander bewegbare Spannbacken (17, 17′) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Toleranzbetrag etwa plus/minus 3 mm beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (11) gegenüber der angetriebenen Spitze (3) etwa in seiner Mittellage elastisch nachgiebig gehalten ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (11) zwischen am Umfang verteilt angeordneten Federn zentriert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Federn in einem Ringspalt (29) angeordnete Blattfedern (30) dienen, wobei der Außendurchmesser (31) des Ringspalts fest mit der angetriebenen Mitnehmerspitze (3) und der Innendurchmesser (32) des Ringspalts (29) fest mit dem Spannelement (11) verbunden ist oder umgekehrt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Federn mindestens eine in einem Ringspalt (29) angeordnete Wellfeder dient.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (11) in radialer Richtung verschiebbar gegenüber der Mitnehmerscheibe (2) geführt ist, vorzugsweise durch mindestens einen in einem radial verlaufenden Schlitz (27) geführten Führungsbolzen (28) (Fig. 4).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei über zwei Gewindespindeln (16, 16′) gegeneinander bewegbare Spannbacken (17, 17′) vorgesehen sind, wobei jede Gewindespindel (16, 16′) einen Gewindeteil mit Rechtsgewinde und einen Gewindeteil mit Linksgewinde aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gewindespindeln (16, 16′) vorzugsweise über einen Kettenantrieb synchron durch einen Schrauber (24) antreibbar sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Gewindespindeln (16, 16′) in zwei parallel zu den Spannbacken (17, 17′) verlaufenden Lagerböcken (15, 15′) drehbar gelagert sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der Lagerböcke (15) eine von außen zugängliche Antriebsspindel (18) gelagert und mit den beiden Gewindespindeln (16, 16′) gekoppelt und über einen Schrauber (24) drehbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Gewindespindeln (16, 16′) über einen Übersetzungsantrieb durch den Schrauber (24) synchron drehbar sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (11) über einen Schrauber (24) bei Stillstand in exakter Drehwinkellage der angetriebenen Spitze (3) spann- und lösbar ist, und daß dazu der Schrauber (24) in radialer Richtung gegen die Drehachse (3) vorzugsweise durch einen Arbeitszylinder (25) verschiebbar geführt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lagerböcke (15, 15′) fest auf einer senkrecht zur Drehachse (4) verlaufenden ringförmigen Trägerscheibe (10) angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerscheibe (10) oder eine damit verbundene Flanschringplatte (6) radial verschiebbar gegenüber der Mitnehmerscheibe (2) geführt ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerscheibe (2) die Trägerscheibe (10) oder die Flanschringplatte (6) außen U-förmig mit Abstand umgreift und radial verschiebbar führt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur radialen Führung die Flanschringplatte (6) oder die Trägerscheibe (10) beiderseits zwischen Kugelführungen (7) axial spielfrei, radial aber verschiebbar geführt ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang verteilt drei Kugelführungspaare in Sackloch­ bohrungen (8) der Mitnehmerscheibe (2) bzw. des Rings (5) vorgesehen sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mitnehmerscheibe (2) und die Trägerscheibe (10) sowohl am Außenumfang, als auch auf ihrer einen Durchgang für das Werkstück (14) bildenden Innenseite durch elastische Hülsen (33, 34) miteinander schmutzdicht verbunden sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine elektronische Steuerung (26) der Schrauber (24) die Spannbacken (17, 17′) nur soweit öffnet, daß die Öffnungsweise der Spannbacken (17, 17′) etwa 1 bis 2 mm größer ist als der Spanndurchmesser des gerade einzuspannenden Werkstücks (14), so daß der untere der Spannbacken (17′) als Einlegehilfe für die Werkstücke (14) dient, vor dem Zusammenfahren der Spitzen (3) zur exakten Einspannung in der Werkzeugmaschine.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrauber (24), dessen Abtriebsspindel (23), die Antriebsspindel (18) oder eine der Gewindespindeln (16, 16′) des Spannelements (11) mit einem rotierenden Meßsystem gekoppelt ist, durch das die jeweilige Stellung der Spannbacken (17, 17′) erfaßbar ist zur Steuerung des Schraubers (24).