DE3714070A1 - Hydraulische spannvorrichtung zum spannen eines spannfutters einer drehbank - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Spannvorrich­ tung zum Spannen eines Spannfutters einer Drehbank, insbesondere einer Großdrehbank, mit einem Spannwerk­ zeug mit Hydraulikmotor, der einen in ein Gegenstück am Spannfutter passenden Spannschlüssel zu drehen vermag, und mit einer Werkzeughalterung, mit deren Hilfe das Spannwerkzeug zum Spannfutter hin und von diesem fort bewegbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Einspannen eines Werkstücks.

Bei großen Drehmaschinen macht das Einspannen und das Entspannen des Werkzeugs erhebliche Mühe und erfordert große Kraft, wenn mit einem von Hand zu betätigenden Spannschlüssel gearbeitet wird. Man kann nun daran denken, anstelle eines Hand-Spannschlüssels eine moto­ risch angetriebene Klein-Maschine zu verwenden, so wie es bekannt ist, anstelle eines Hand-Schraubenschlüssels zum Anziehen von Muttern z.B. eine pneumatisch betätigte Klein-Maschine zu verwenden. Allerdings wäre die freie Handhabbarkeit einer Handmaschine zum Spannen und Ent­ spannen eines Werkstücks in einer Großdrehbank ziem­ lich mühsam.

Angesichts der oben aufgezeigten Probleme wurde bereits eine hydraulische Spannvorrichtung der eingangs genann­ ten Art vorgeschlagen. Bei der bekannten Spannvorrich­ tung befindet sich das mit einem Hydraulikmotor verse­ hene Spannwerkzeug auf einem Träger oberhalb des Spann­ futters und kann mit Hilfe eines Handhebels in Richtung auf das Spannfutter abgesenkt werden, so daß der von dem Hydraulikmotor gedrehte Spannschlüssel oder Futter­ schlüssel in das Gegenstück am Spannfutter eingreifen kann. Auf Grund dieser Anordnung ist es schwierig, die Drehbank von oben her zu beladen oder zu entladen, z.B. mit Hilfe eines Krans oder einer anderen Fördereinrich­ tung. Da das Spannwerkzeug starr an einem Träger gekop­ pelt ist, und nur entlang der Längsachse des Futter­ schlüssels linear bewegt werden kann, ist das Ausrich­ ten des Spannschlüssels mit der entsprechenden Aus­ sparung am Spannfutter äußerst schwierig, zumal auf Grund der Anordnung des Spannwerkzeugs oberhalb des Spannfutters die Stelle des Treffens von Schlüssel und Gegenstück am Spannfutter nur schwer zugänglich ist. Ein Nachrüsten bereits existierender Drehbänke mit einer solchen hydraulischen Spannvorrichtung würde einen erheblichen Aufwand erfordern. Die bekannte Spann­ vorrichtung ist so ausgebildet und angeordnet, daß sie sich jeweils nur für einen speziellen Drehbank-Typ eignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrau­ lische Spannvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein müheloses Spannen und Entspannen eines Werkstücks praktisch beliebiger Größe gestattet und außerdem dem Be- und Entladen der Drehbank nicht hinderlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Werkzeughalterung das Spannwerkzeug in einer etwa horizontalen Ebene bewegbar hält. Diese Anordnung bedingt, daß, wenn das Spannwerkzeug nicht benötigt wird, der Raum im Bereich des Spannfutters, insbeson­ dere oberhalb des Spannfutters, frei ist, so daß ein müheloses Be- und Entladen der Drehbank mit einer Fördereinrichtung möglich ist. Bei Bedarf wird das Spannwerkzeug zum Spannfutter hin bewegt, vorzugs­ weise verschwenkt, indem die Werkzeughalterung als Schwenk-Halterung ausgebildet ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Er­ findung ist vorgesehen, daß die Werkzeughalterung eine vertikale Säule, einen daran schwenkbar gelagerten Aus­ legerarm und eine am freien Ende des Auslegerarms be­ festigte Aufhängung für das Spannwerkzeug aufweist. Vorzugsweise trägt die Aufhängung das Spannwerkzeug an einem Punkt, der sich oberhalb des Schwerpunkts des Spannwerkzeugs befindet. Mit Hilfe dieser Anordnung, die im wesentlichen also aus einem schwenkbaren Galgen besteht, läßt sich das hydraulisch betätigte Spannwerk­ zeug mühelos zum Spannfutter hin- und vom Spannfutter fortbewegen. Ein Balancer sorgt dafür, daß das Spann­ werkzeug in der erforderlichen Höhe eingestellt werden kann und außerdem sorgt der Balancer dafür, daß das an ihn hängende Spannwerkzeug in seinen Bewegungen ge­ dämpft ist, da das Eigengewicht des Balancers Pendel­ bewegungen des aufgehängten Spannwerkzeugs dämpft.

Vorzugsweise ist die Schwenk-Halterung auf der Ober­ seite des Spindelgehäuses auf der dem Spannfutter abge­ legenen Seite befestigt. Diese Anordnung ermöglicht ein müheloses Nachrüsten bereits existierender Drehmaschinen mit der erfindungsgemäßen hydraulischen Spannvorrich­ tung. Da sich die Schwenk-Halterung mit der Säule und dem Ausleger "außerhalb" des Bereichs befindet, der von dem Spannfutter und dem Werkstück eingenommen wird, ist ein ungehindertes Arbeiten an der Drehbank wie ein ungehindertes Be- und Entladen der Maschine möglich. Das Bewegen des Spannwerkzeugs in einer horizontalen Ebene beinhaltet in einer bevorzugten Ausführungsform insbesondere, daß die Werkzeughalterung das Spannwerk­ zeug etwa in der Höhe der Spindelachse hält. D.h.: das Spannwerkzeug greift an dem äußersten seitlichen Punkt des Spannfutters an, so daß das Spannen und Ent­ spannen mit Hilfe des Spannwerkzeugs mühelos von der Seite der Maschine her vorgenommen werden kann.

Die erfindungsgemäße Ein-Punkt-Aufhängung des Spann­ werkzeugs gestattet ein müheloses Verdrehen des Spann­ werkzeugs und des daran befindlichen Spannschlüssels (Mehrkant) derart, daß sich die Spitze des Spannschlüs­ sels in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Spann­ schlüssels und dessen Gegenstück im Spannfutter bewegen läßt. Im Gegensatz zu einer starren Halterung des Spann­ werkzeugs ermöglicht die erfindungsgemäße Aufhängung also ein einfaches Einstecken des Spannschlüssels in die entsprechende Aussparung im Spannfutter.

Eine besonders günstige und konstruktiv einfache Anord­ nung des Spannwerkzeugs sieht vor, daß das Werkzeug über ein Tragteil an der Werkzeughalterung gelagert ist und eine Anschlaganordnung besitzt, die sich im Betrieb des Hydraulikmotors gegen das Spannfutter zur Aufnahme des Reaktionsmoments anlegt. Bei Betätigung des Hydraulik­ motors zum Spannen oder zum Entspannen eines Werkstücks wird auf die Spannvorrichtung ein bestimmtes Drehmoment aufgebracht. Da dieses Drehmoment relativ groß ist, würde es dem Dreher Mühe bereiten, mit seinen Händen das entsprechend große Reaktionsmoment aufzufangen. Durch die erfindungsgemäße Anschlaganordnung wirkt das Reaktionsmoment über das Spannwerkzeug, das Tragteil und die Anschlaganordnung auf das Spannfutter zurück, so daß der Dreher auch bei hohen Drehmomenten kaum Kraft zur Betätigung des Spannwerkzeugs aufbringen muß.

Insbesondere besitzt die Anschlaganordnung einen starr mit dem Hydraulikmotor direkt oder indirekt verbundenen Anschlagarm, der an der Rückseite des Spannfutters zur Anlage kommt. Trotz der Vorteile einer Ein-Punkt-Auf­ hängung des Spannwerkzeugs läßt sich durch diese kon­ struktiv einfache Maßnahme erreichen, daß über das Spannwerkzeug keine nennenswerte Kräfte nach außen, d.h. auf die Bedienungsperson, einwirken.

Zum Bedienen der Spannvorrichtung dient ein Betätigungs­ handgriff, der über eine Steuerleitung mit einer Hydrau­ likeinheit am Spindelgehäuse verbunden ist. Die Hydrau­ likeinheit ist mit dem Hydraulikmotor verbunden.

Um ein genaues Einspannen zu erreichen, werden am Be­ tätigungshandgriff befindliche Steuerknöpfe so betätigt, daß das Werkstück zunächst lose eingespannt wird, dann ein Probelauf bei niedriger Drehzahl erfolgt, anschlie­ ßend das Werkstück gegebenenfalls gerichtet wird, und schließlich das Werkstück für die Bearbeitung festge­ spannt wird.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht entlang der Spindel-Längs­ achse eines Teils einer Drehbank mit einer hydraulischen Spannvorrichtung,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des Spannwerkzeugs nach Fig. 1 von oben in Verbindung mit einem Spannfutter,

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine vergrößerte Seitenansicht des Spannwerk­ zeugs nach Fig. 1, und

Fig. 5 eine Teil-Vorderansicht des Spannwerkzeugs entsprechend dem Pfeil V in Fig. 4.

Nach Fig. 1 steht senkrecht zur Zeichenebene von einem Spindelkasten 2 an einer Spindel ein Spannfutter 1 ab, dessen Drehachse mit SA bezeichnet ist. Das Spannfutter umfaßt drei in gleichen Winkelabständen angeordnete Spannklauen 4, die radial verstellbar sind. Dies ge­ schieht in an sich bekannter Weise mit Hilfe eines Spann­ schlüssels, der in eine von drei in gleichen Winkelab­ ständen am Umfang des Spannfutters 1 angeordnete Aus­ sparungen 3 gesteckt und gedreht wird, damit sich die Spannklauen radial nach innen oder nach außen bewegen.

Das Spannen oder Entspannen des Spannfutters 1 ge­ schieht hier mit Hilfe eines hydraulischen Spannwerk­ zeugs 5, welches hauptsächlich aus einem an einem Win­ kelträger 7 befestigten Hydraulikmotor 6, einem Schlüs­ sel-Futter 8 und einem hier als Mehrkant ausgebildeten Spannschlüssel 9 besteht.

Der Winkelträger 7 umfaßt einen vertikalen Schenkel 7 a und einen horizontalen Schenkel 7 b. An der Unterseite des horizontalen Schenkels 7 b ist ein Betätigungshand­ griff 10 befestigt, der über eine Steuerleitung 11 mit einer von einem Elektromotor 13 angetriebenen Hydrau­ likeinheit 12 in Verbindung steht. Außerdem befinden sich zwischen der Hydraulikeinheit 12 und dem Hydraulik­ motor 6 zwei Hydraulikleitungen 14 und 15, über die dem Hydraulikmotor 6 Hydraulikflüssigkeit zugeführt wird, z.B. über die Hydraulikleitung 14 für eine Rechts­ drehung des Hydraulikmotors, und über die Hydraulik­ leitung 15 für eine Linksdrehung des Hydraulikmotors.

Die Hydraulikeinheit 12 ruht auf einer Tragplatte 16 auf der Oberseite des Spindelgehäuses 2.

Wesentlicher Gesichtspunkt der Erfindung ist die nach­ folgend näher beschriebene Werkzeughalterung, die das Spannwerkzeug 5 hält. Am Rand der Tragplatte 16 ist eine Säule 17 mittels Streben 18 angeschweißt. Am oberen Ende der Säule 17 ist drehbar ein Auslegerarm 19 ge­ lagert, der in einer Ebene senkrecht zur Zeichnungs­ ebene verschwenkt werden kann. Am freien Ende des Aus­ legerarms 19 ist über ein Kettenstück 20, einen soge­ nannter Balancer 21 und ein weiteres Kettenglied 22 mittels einer Lasche 23 der horizontale Schenkel 7 b des Winkelträgers 7 des Spannwerkzeugs 5 aufgehängt.

Soll ein Werkstück eingespannt oder entspannt werden, so wird der Auslegerarm 19 aus der Zeichnungsebene von Fig. 1 heraus bis zum Spannfutter 1 geschwenkt. Das Spannwerkzeug 5 befindet sich mit seinem Spannschlüs­ sel etwa in der Höhe der Spindel- und Spannfutter- Längsachse SA, so daß die Aussparungen 13 des Spann­ futters 1 leicht von der Seite her zugänglich sind. An der Lasche 21 ist das Spannwerkzeug 5 an einem Punkt so aufgehängt, daß es ohne äußere Krafteinwirkung im we­ sentlichen die in Fig. 1 dargestellte, horizontale Lage einnimmt, d.h.: der Schwerpunkt des Spannwerkzeugs 5 befindet sich vertikal unterhalb des Aufhängepunkts an der Lasche 23.

Die Säule 17 befindet sich hinter der Rückseite des Spannfutters 1, so daß sie beim Be- und Entladen der Drehmaschinen nicht hinderlich ist. Ist der Auslegerarm 19 entsprechend des in Fig. 1 eingezeichneten Doppel­ pfeils nach hinten verschwenkt, so befindet sich das Spannwerkzeug 5 mit der Aufhängung 20, 21, 22 weit außerhalb des Arbeitsbereichs der Drehmaschine.

Fig. 2 zeigt das Spannfutter 1 mit einer Aussparung 3 in Ausrichtung mit dem Mehrkant-Spannschlüssel 9 des Spannwerkzeugs 5. In dieser Ansicht von oben ist er­ sichtlich, wie ein Anschlagarm 24 an dem Vertikal- Schenkel 7 a des Winkelträgers 7 bis hinter die Rückseite 1 R des Spannfutters 1 greift. Am vorderen Ende des Aus­ legerarms 24 befindet sich ein Anschlagstück 25, welches mit seiner Anschlagfläche 26 gegen die Rückseite 1 R des Spannfutters 1 gedrückt wird, wenn der in die Ausspa­ rung 3 eingesteckte Spannschlüssel 9 durch den Hydrau­ likmotor 6 gedreht wird, um das Reaktionsmoment aufzu­ nehmen.

Das Abstützen des Spannwerkzeugs 5 durch die Anschlag­ anordnung 24, 25, 26 an der Rückseite 1 R des Spann­ futters 1 ist in den Fig. 1 und 3 verdeutlicht. Fig. 1 zeigt, wie mit dem Einschieben des Spannschlüs­ sel-Mehrkants 9 in die Aussparung 3 gleichzeitig der Anschlagarm 24 hinter das Spannfutter 1 geführt wird.

Damit die Spindel S und das Spannfutter 1 und gegebenen­ falls auch das eingespannte Werkstück sich während des Spannvorgangs auf keinen Fall drehen können, ist der Auslegerarm 19 mit einem Sperrschalter gekoppelt, der im Stromkreis des Spindelmotors liegt und geöffnet wird, wenn der Auslegerarm 19 mit dem daran hängenden Spann­ werkzeug 5 in Richtung auf das Spannfutter 1 verschwenkt wird.

Fig. 4 und 5 zeigen verschiedene Ansichten des Spann­ werkzeugs, insbesondere zeigt Fig. 4 den Anschluß der Hydraulikleitungen 14 und 15 an den Hydraulikmotor 6 so­ wie den Aufbau des Betätigungshandgriffs 10 mit der daran angeschlossenen Steuerleitung 11 und mit zwei Steuer-Druckknöpfen 27 und 28.

Das Einspannen eines Werkzeugs in dem Spannfutter 1 geschieht wie folgt: Nachdem die Drehbank mit dem Werk­ stück beladen ist und das einzufassende Ende des Werk­ stücks sich innerhalb der drei Spannklauen befindet, wird der Steuer-Druckknopf 27 einmal betätigt. Dadurch wird über die Steuerleitung 1 ein Signal an die Hydrau­ likeinheit 12 gegeben, die die Hydraulikleitung 14 mit Druck beaufschlagt, so daß sich der Hydraulikmotor 6 und damit das Futter 8 mit dem darin eingespannten Spannschlüssel-Mehrkant 9 im Uhrzeigersinn drehen, wo­ durch die Spannklauen gegen das Werkstück gelegt werden. Dies geschieht jedoch nur mit einer geringen Kraft, so daß der Dreher noch die Möglichkeit hat, das Werk­ stück in dem Spannfutter zu richten. Nach dem endgülti­ gen Richten des Werkstücks im Spannfutter wird der Steuer-Druckknopf 27 ein zweites Mal betätigt, worauf­ hin die Hydraulikeinheit 12 erneut über die Hydraulik­ leitung 14 den Hydraulikmotor beaufschlagt, so daß das Spannfutter für den Betrieb festgespannt wird. Das Anzugs-Drehmoment läßt sich an der Hydraulikeinheit in der gewünschten Weise einstellen.

Zum Entspannen des Werkstücks wird der Steuer-Druck­ knopf 28 einmal betätigt, so daß die Hydraulikeinheit 12 über die Steuerleitung 14 ein Signal empfängt, auf Grund dessen sie den Hydraulikmotor 6 über die Hydrau­ likleitung 15 beaufschlagt. Dadurch dreht sich der Hydraulikmotor und mit ihm der Spannschlüssel-Mehrkant 9 in der Aussparung 3 im Gegenuhrzeigersinn, so daß sich die Spannklauen von dem Werkstück lösen.

Claims (13)

1. Hydraulische Spannvorrichtung zum Spannen eines Spannfutters einer Drehbank, insbesondere einer Groß­ drehbank, mit einem Spannwerkzeug (5) mit Hydraulik­ motor (6), der einen in ein Gegenstück (3) am Spann­ futter (1) passenden Spannschlüssel (9) zu drehen ver­ mag, und mit einer Werkzeughalterung (17-23), mit deren Hilfe das Spannwerkzeug (5) zum Spannfutter (1) hin und von diesem fort bewegbar ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Werkzeughalterung (17-23) das Spannwerkzeug (5) in einer etwa horizon­ talen Ebene bewegbar hält.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Werkzeughalterung (17-23) eine Schwenk-Halterung ist.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeughalterung eine vertikale Säule (17), einen daran schwenkbar ge­ lagerten Auslegerarm (19) und eine am freien Ende des Auslegerarms (19) befestigte Aufhängung (20-23) für das Spannwerkzeug (5) aufweist.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Aufhängung (20-23) das Spannwerkzeug (5) an einem Aufhängepunkt trägt, der sich etwa vertikal über dem Schwenkpunkt des Spann­ werkzeugs befindet.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängung (20- 23) einen Balancer (21) aufweist, der eine Höhenein­ stellung des Spannwerkzeugs (5) gestattet.

6. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenk-Halterung (17-23) auf der Oberseite des Spindelgehäuses (2) auf der dem Spannfutter (1) abge­ legenen Seite befestigt ist.

7. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeughalterung (17-23) das Spannwerkzeug (5) etwa in der Höhe der Spindelachse (SA) hält.

8. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannwerkzeug (5) über ein Tragteil (7) an der Werkzeughalterung (17-23) gelagert ist und eine An­ schlaganordnung (24-26) besitzt, die sich im Betrieb des Hydraulikmotors (6) gegen das Spannfutter (1) zur Aufnahme des Reaktionsmoments anlegt.

9. Spannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anschlaganordnung einen starr mit dem Hydraulikmotor (6) direkt oder in­ direkt verbundenen Anschlagarm (24) aufweist, der der­ art angeordnet und ausgebildet ist, daß er an der Rückseite (1 R) des Spannfutters (1) zur Anlage kommt.

10. Spannvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragteil ein Winkelträger (7) mit zwei Schenkeln (7 a, 7 b) ist, von denen der eine den Hydraulikmotor (6) und der andere mit der Werkzeughalterung (17-23) verbunden ist, und daß an letzterem Schenkel (7 b) ein Betätigungshandgriff (10) angeordnet ist.

11. Spannvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an oder auf dem Spin­ delgehäuse (2) der Drehbank eine Hydraulikeinheit (12) mit Elektromotor (13) angeordnet ist, die über eine Steuerleitung (11) und zwei Hydraulikleitungen (14, 15) - für Rechts- bzw. Linksdrehung des Hydraulikmotors (6) - mit dem Betätigungshandgriff (10) bzw. mit dem Hydraulikmotor verbunden ist.

12. Verfahren zum Einspannen eines Werkstücks in eine Großdrehbank, die insbesondere mit einer Spannvorrich­ tung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgestattet ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) Einspannen des Werkstücks durch Anlegen der Spannklauen des Spannfutters mit einer ersten, relativ kleinen Kraft,
• b) Drehen des Werkstücks mit dem Spannfutter als Probelauf bei geringer Drehzahl und/oder Richten des Werkstücks in dem Spannfutter und
• c) Anziehen der Spannklauen zum Festspannen des Werkstücks mit einer zweiten relativ großen Kraft.

13. Verfahren nach Anspruch 12 unter Verwendung der Spannvorrichtung nach Anspruch 10, bei der der Betäti­ gungshandgriff mit einem ersten und einem zweiten Steuer­ knopf zum Betätigen der Hydraulikeinheit über die Steuer­ leitung ausgestattet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Hydraulikmotor beim ersten Betätigen des Steuerknopfs das Spannfutter mit der ersten Kraft anzieht, daß beim zweiten Betätigen des ersten Steuerknopfs das Spannfutter mit der zweiten Kraft ange­ zogen wird, und daß beim Betätigen des zweiten Steuer­ knopfs das Spannfutter gelöst wird.