DE3822565C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs. Aus der Praxis ist es bekannt, die Dreh­ mitnahme bei einem Werkstück, das zwischen Spitzen aufge­ nommen ist, mit Hilfe von Drehkreuz und Mitnahmegabel vorzunehmen. Wenn das Werkstück in beiden Drehrichtungen der Werkstück­ spindel bearbeitet wird, zum Beispiel auf einer Schnecken­ schleifmaschine, muß zwischen Drehkreuz und Mitnahmegabel ein möglichst kleines Drehspiel vorhanden sein. Diese Art der Drehmitnahme hat zum einen den Nachteil, daß jedes Werkstück in einer gesonderten Einrichtung oder manuell mit einem Drehkreuz versehen werden muß; zum anderen muß bei einem automatischen Werkstückwechsel das Drehkreuz in die Mitnahmegabel eingefädelt werden. Weil dies bei der Kleinheit des geforderten Spiels mit den gebräuchlichen Ladesystemen nicht möglich ist, müssen aufwendige Vor­ kehrungen getroffen werden, die das Spiel erst nach dem Einfädeln auf das geforderte Maß reduzieren. Dabei ist besonders zu beachten, daß in keiner Winkelstellung der Werkstückspindel das Spiel zu Null wird, weil dann Ver­ spannkräfte auf das Werkstück kommen, die die Genauigkeit beeinträchtigen.

Zur Vermeidung der Nachteile, die mit dem Drehkreuz ver­ bunden sind, ist es aus der Praxis auch bekannt, das Werkstück an einer Seite statt mit einer Zentrierspitze mit einem Spannfutter oder mit einer Spannzange aufzunehmen. Der Vorteil der Spannzange gegenüber dem Futter liegt in der höheren am Werkstück erzielbaren Rundlaufgenauigkeit, und zwar ist sie um so höher, je weniger sich die Spannzange zur Werk­ stückaufnahme öffnen muß. Daraus ergibt sich allerdings wieder, daß wegen des schwierigen Einfädelns genaue Spannzangen für den automatischen Werkstückwechsel unge­ eignet sind.

Schließlich ist in der Praxis auch eine Lösung bekannt geworden, bei der eine Kombination aus Zentrierspitze und einer dazu koaxial befestigten Spannzange zum Einsatz kommt. Dabei soll die Zentrierspitze den Rundlauf des Werkstücks sicherstellen und die Spannzange nur die Drehmitnahme bewirken. Bei der bekannten Lösung müssen aber die unver­ meidlichen Abweichungen der Spannstelle gegenüber der Zentrierung am Werkstück mit der Spannzange aufgefangen werden. Aus diesem Grunde ist zwar die Spannhülse, mit der die Spannzange geschlossen wird, radial nicht geführt, so daß sich die elastischen Stege der Spannzange unter­ schiedlich verformen können; diese Verformungen führen aber zu Abdrängkräften am Werkstück, so daß Rundlauf­ abweichungen unter 0,01 mm praktisch nicht erreichbar sind.

Daraus ergibt sich die Aufgabe, eine gattungsgemäße Spanneinrichtung dahingehend weiterzuentwickeln, daß die geöffnete Spannzange ein automatisches Einfädeln des Werkstücks ermöglicht und die Drehmitnahme durch die ge­ schlossene Spannzange ohne Rückwirkungen auf den Rundlauf des Werkstücks bleibt, um Abweichungen unter 0,01 mm gewährleisten zu können. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale a) bis d) gelöst.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen besteht darin, daß ausschließlich die Zentrierspitze zusammen mit der Gegenspitze die Ausrichtung des Werkstücks bestimmt. Die Spannstelle der Spannzange hat alle kinematisch erforder­ lichen Freiheitsgrade, um sich beim Spannen den unvermeid­ lichen Abweichungen des Werkstücks und während der Drehung den Fluchtungsabweichungen zwischen Werkstückachse und Spindelachse nahezu kräftefrei anzupassen. Dabei ist auch berücksichtigt, daß allein durch den Vorgang des Spannens mit einer Spannzange sich diese axial verschiebt. Diese Verschiebung wird erfindungsgemäß nicht behindert, so daß daraus auch keine Abdrängkräfte am Werkstück entstehen können.

Ein weiterer entscheidender Vorteil ist, daß die Rundlauf­ genauigkeit der Spannzange selbst ohne Einfluß ist, wes­ halb an der Spannzange ein großer Öffnungsweg vorgesehen werden kann, der das automatische Einfädeln des Werkstücks ermöglicht. Außerdem darf die Spannstelle der Spannzange vorbauen, und die ganze Spanneinrichtung kann räumlich so ausgeführt werden, daß das bearbeitende Werkzeug - zum Beispiel eine eingeschwenkte Schleifscheibe - relativ nahe an die Spannstelle gebracht werden kann, ohne mit vor­ stehenden Teilen der Spanneinrichtung zu kollidieren.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels näher erläutert:

Es zeigen

Fig. 1 Schemazeichnung des Arbeitsraumes einer Schneckenschleifmaschine,

Fig. 2 Schnitt durch die erfindungsgemäße Spann­ einrichtung.

In Fig. 1 ist schematisch der Werkstückschlitten 11 einer Schneckenschleifmaschine dargestellt, der in Pfeil­ richtung 12 relativ zur Schleifscheibe 13 verschoben wird, während sich das Werkstück 14 um die Achse 15 dreht. Dazu ist das Werkstück zwischen der Zentrierspitze des Spannkopfes 16 mit der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung 17 und der Gegenspitze 18 des Reitstockes 19 aufgenommen. Der automatische Werkstückwechsel erfolgt, indem von einer entsprechenden Steuerung ausgelöst und überwacht die Spanneinrichtung 17 hydraulisch öffnet, ein nicht näher dargestellter Greifarm das fertig bearbeitete Werkstück faßt und, während die Gegenspitze 18 hydraulisch zurück­ gezogen wird, aus der Spanneinrichtung zieht. Anschließend wird in umgekehrter Reihenfolge ein neuer Rohling einge­ fädelt und gespannt.

Gemäß Fig. 2 ist bei einer erfindungsgemäßen Spannein­ richtung die Zentrierspitze 1 über einen stabilen Flansch 2 koaxial an der Werkstückspindel 3 des Spannkopfes 16 be­ festigt. An dem Flansch 2 befindet sich außerdem gleich­ achsig mit der Werkstückspindel die Flanschbüchse 4, in der die Spanneinheit 5, 6, 7 wie in einer kardanischen Auf­ hängung pendelnd gelagert ist. Dazu ist die Lagerfläche am Gehäuse 5 kugelförmig ausgebildet und sitzt radial praktisch spielfrei in einer Zylinderfläche der Flansch­ büchse 4. Der Drehmitnehmer 9, der um seine Achse drehbar in der Flanschbüchse 4 gelagert ist, greift mit zwei plan­ parallelen Flächen und kleinstmöglichem Spiel in eine Längsnut am Gehäuse 5 ein. Damit die Spanneinheit vor dem automatischen Einfädeln eines Werkstückes eine definierte Lage einnimmt, drücken mehrere gleichmäßig auf einem Kreis angeordnete Federn 10 das Gehäuse 5 der Spanneinheit gegen einen Bund 20 der Flanschbüchse.

In dem Gehäuse 5 ist die zum Werkstückdurchmesser passende Spannzange 7 eingesetzt und mit dem federnd gelagerten Stift 21 gegen Verdrehen gesichert. Auf den Konus 22 der Spannzange wirkt die als Gegenstück geformte Spannhülse 6, die durch Axialverschiebung die Spannzange hydraulisch über die Zuleitung 23 mit der erforderlichen Kraft spannt. Bei druckloser Zuleitung wird die Spannhülse von mehreren Druck­ federn 24 wieder zurückgeschoben und die Spannzange geöffnet. Dieses System arbeitet völlig unabhängig von der momentanen Lage der Spanneinheit. Lediglich der Näherungsschalter 25 meldet der Maschinensteuerung, ob die Spannhülse die Spann­ zange vollkommen gespannt hat oder nicht.

Aufgrund dieser Anordnung ergibt sich folgende Funktions­ weise der Spanneinrichtung: Wenn sich die Spannzange um das Wellenende des Werkstückes schließt, versucht sie, das Wellenende von der Zentrierspitze 1 wegzudrücken.

Da dies von der Gegenspitze 18 des Reitstocks 19 ver­ hindert wird, hebt die Spanneinheit axial in umgekehrter Richtung von dem Bund 20 ab. Nun kann sich die Spann­ stelle 26 der Spannzange einer radial beliebig verschobenen Lage des Wellenendes dadurch anpassen, daß sich die Spann­ einheit ein wenig um den Pendelmittelpunkt 8 dreht, weil die Spannstelle 26 um den Abstand A vom Pendelmittelpunkt entfernt ist. Abstand A ist größer als der Radius der Pendellagerung, weshalb sich die Reibkräfte in der Lagerung und am Drehmitnehmer 9 sowie die Rückstell­ kräfte der Federn 10 und der Hydraulikleitung 23 kaum auf die selbsttätige Einstellung auswirken.

Damit sich die Spannstelle 26 in Fig. 2 auch senkrecht zur Bildebene einstellen kann, muß der Drehmitnehmer 9 um seine Achse drehbar ausgeführt sein. Bei Fluchtungsab­ weichungen zwischen Werkstückachse und Werkstückspindel­ achse führt der Drehmitnehmer ständig eine kleine Schwing­ bewegung pro Werkstückumdrehung aus. Insgesamt ist also sichergestellt, daß von der Flanschbüchse 4 ein Drehmoment ohne Abdrängkräfte auf die Spanneinheit 5, 6, 7 und damit auch auf das Werkstück übertragen wird. Bei größeren zu übertragenden Drehmomenten kann es vorteilhaft sein, mehrere Drehmitnehmer am Umfang der Flanschbüchse vorzu­ sehen, die dann allerdings um so sorgfältiger spielfrei eingepaßt werden müssen.

Claims (1)

1. Spanneinrichtung für Werkzeugmaschinen mit Werkstück­ spindel, insbesondere für Schneckenschleifmaschinen, zur automatischen Werkstückaufnahme zwischen Spitzen, bestehend aus einer Zentrierspitze, die gleichachsig mit der Werkstückspindel fest verbunden ist, und einer darum angeordneten, in sich geschlossenen Spanneinheit, welche sich aus einem Gehäuse (5), einer darin hydraulisch längsverschieblichen Spannhülse (6) und einer auswechsel­ baren, drehgesicherten Spannzange (7) zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, daß

   • a) die Spanneinheit (5, 6, 7) in einer Flanschbüchse (4), die zentrisch an der Werkstückspindel (3) befestigt ist, axial beweglich und pendelnd gelagert ist,
   • b) sich der Pendelmittelpunkt (8) im Abstand A von der Spannstelle (26) der Spannzange auf der Achse der Werkstückspindel befindet,
   • c) mindestens ein Drehmitnehmer (9) an der Flanschbüchse vorgesehen ist, der sich radial über dem Pendelmittel­ punkt befindet und nur in Umfangsrichtung der Werk­ stückspindel spielfrei in die Spanneinheit eingreift,
   • d) Federelemente (10) vorhanden sind, die die Spanneinheit in der Pendellagerung vor jeder automatischen Werk­ stückaufnahme koaxial zur Werkstückspindel ausrichten.