DE4002453A1 - Werkstueckspindel-anordnung fuer eine drehmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkstückspindel-Anordnung für eine Drehmaschine mit einer hohlen Spindel, der hinter ihrem zum Anbau einer Werkstück-Spannvorrichtung ausgebildeten vorderen Ende in axialer Richtung nebeneinander und koaxial zur Spindel angeordnet ein Hydraulik-Spannzylinder für die Betätigung der Werkstück-Spannvorrichtung sowie eine Hydrauliköl-Zuführvorrichtung für den Spannzylinder zugeordnet sind, wobei der Spannzylinder ein mit der Spindel drehfest verbundenes Gehäuse und die Zuführvorrichtung einen nicht-drehenden ersten sowie einen mit der Spindel drehfest verbundenen zweiten Zuführvorrichtungsteil aufweist und die Zuführvorrichtungsteile miteinander kommunizierende Hydraulikölkanäle besitzen, von denen diejenigen des zweiten Zuführvorrichtungsteils mit dem Spannzylinder verbunden sind, und mit einem koaxial zur Spindel angeordneten elektrischen Hohlwellenmotor, welcher einen mit der Spindel drehfest verbundenen Rotor und einen diesen koaxial umgebenden Stator aufweist, wobei zur Kühlung des Rotors wenigstens ein mit einer Kühlflüssigkeit beschickbarer Kühlmittelkanal vorgesehen ist.

Eine solche Werkstückspindel-Anordnung ist Gegenstand der Patentanmeldung P 39 28 985.0 der Firma Index-Werke KG Hahn & Tessky, und die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung dieser Werkstückspindel-Anordnung.

Bei der Werkstückspindel-Anordnung nach der Anmeldung P 39 28 985.0 bildet ein hohlwellenartiger Ansatz des Spannzylindergehäuses den mit der Spindel rotierenden zweiten Teil der Hydrauliköl-Zuführvorrichtung, welcher vom stationären ersten Teil der Hydrauliköl-Zuführvorrichtung umfaßt wird. Zwischen dem Außenumfang des Spannzylindergehäuses und dem Innenumfang des den Spannzylinder konzentrisch umgebenden Rotors ist ein wärmeisolierender Isolierzylinder angeordnet, in dessen Innen- und Außenumfangsflächen Längsnuten eingearbeitet sind, die Kühlluftkanäle bilden. Der Rotor des Hohlwellenmotors ist so ausgebildet, daß er auch die Funktion eines Ventilators hat, um so bei sich schnell drehendem Rotor Kühlluft durch die erwähnten Kühlluftkanäle hindurchzufördern.

Wenn ein von der Werkstückspindel gehaltenes Werkstück mit angetriebenen Werkzeugen der Drehmaschine bearbeitet wird, dreht sich die Werkstückspindel numerisch gesteuert relativ langsam, jedoch bei hoher Leistungsaufnahme des Hohlwellenmotors. Bei dieser Betriebsart erfolgt im Hohlwellenmotor eine hohe Wärmeentwicklung; vom Stator wird die Wärme in bekannter Weise durch Kühlmedien, wie Luft, Öl oder Wasser, abgeführt, welche durch Kühlkanäle im Statorgehäuse hindurchgefördert werden. Da jedoch bei sich langsam drehender Werkstückspindel die Ventilatorfunktion des Hohlwellenrotors nicht gegeben ist, versagt bei dieser Betriebsart die Kühlung des Rotors der Werkstückspindel-Anordnung nach der Anmeldung P 39 28 985.0.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Werkstückspindel-Anordnung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der mit möglichst geringem Aufwand eine zuverlässige Kühlung des Rotors des Hohlwellenmotors auch bei niederen Spindeldrehzahlen erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Rotor oder in einem an den Rotor angrenzenden und sich mit diesem drehenden Teil ein mit einer Kühlflüssigkeit beschickbarer Kühlmittelkanal vorgesehen, dieser mit der Hydrauliköl-Zuführvorrichtung verbunden und letzteres so ausgebildet wird, daß über sie der Kühlmittelkanal mit einer Kühlflüssigkeit beschickbar ist. Erfindungsgemäß wird also die ohnehin vorhandene Hydrauliköl-Zuführvorrichtung dazu verwendet, den Rotor mit einer Kühlflüssigkeit zu kühlen, welche über die Hydrauliköl-Zuführvorrichtung zumindest zugeführt, gegebenenfalls auch wieder abgeführt wird. Bei der Kühlflüssigkeit kann es sich um jede geeignete Flüssigkeit handeln, bevorzugt wird jedoch die Verwendung von Hydrauliköl als Kühlflüssigkeit, für welches ein einen Kühler aufweisender Kreislauf vorgesehen ist. Ein Kühler für das Hydrauliköl ist nämlich ohnehin erforderlich, da sich dieses in der Hydrauliköl-Zuführvorrichtung mit seinen beiden sich gegeneinander drehenden Teilen und Spannzylinder erheblich erwärmt.

Besonders bevorzugt werden Ausführungsformen, bei denen die beiden Hydrauliköl-Zuführvorrichtungsteile jeweils mindestens einen Kühlflüssigkeitszuleitungskanal aufweisen, wobei die Kühlflüssigkeitszuleitungskanäle der beiden Hydrauliköl-Zuführvorrichtungsteile miteinander kommunizieren und der Kühlmittelkanal für den Rotor mit dem Kühlflüssigkeitszuleitungskanal des zweiten Zuführvorrichtungsteils verbunden ist. Die beiden Hydrauliköl-Zuführvorrichtungsteile könnten jeweils einen Kühlflüssigkeitszu- und einen Kühlflüssigkeitsableitungskanal aufweisen, wobei der dem Rotor zugeordnete Kühlmittelkanal dann zwischen Kühlflüssigkeitszu- und -ableitungskanal des rotierenden Zuführvorrichtungsteils liegen würde; wie nachfolgend jedoch noch gezeigt werden wird, genügt es, die Hydrauliköl-Zuführvorrichtung für die Zuführung der Kühlflüssigkeit zu verwenden und das Abflußende des Kühlmittelkanals in einem koaxial zur Spindel angeordneten Ringraum münden zu lassen, welcher in einem stationären Teil der Werkstückspindel-Anordnung vorgesehen ist. Wenn die Kühlflüssigkeit in diesem Ringraum nicht unter Druck steht, ergeben sich auch keinerlei Abdichtungsprobleme zwischen dem rotierenden Teil, in dem der Kühlmittelkanal vorgesehen ist, und dem stationären Teil, welcher den Ringraum aufweist.

Auch bei der vorliegenden Erfindung werden Ausführungsformen bevorzugt, bei denen wie bei der Werkstückspindel-Anordnung gemäß Anmeldung P 39 28 985.0 der Hohlwellenmotor das Spannzylindergehäuse umgibt und der Kühlmittelkanal zwischen dem Zylinderraum des Spannzylinders und den elektrisch wirksamen Bereichen des Rotors angeordnet ist. Der Kühlmittelkanal kann also z. B. im Bereich des Außenumfangs des Spannzylindergehäuses, im Bereich des Innenumfangs des Rotors oder in einem Teil liegen, welches zwischen Rotor und Spannzylinder angeordnet ist (so wie der vorstehend beschriebene Isolierzylinder der Werkstückspindel-Anordnung gemäß Anmeldung P 39 28 985.0). Unter den elektrisch wirksamen Bereichen des Rotors sind diejenigen zu verstehen, welche für den Antrieb des Rotors erforderlich sind.

Besonders bevorzugt werden Ausführungsformen, bei denen der Kühlmittelkanal im Rotor verläuft, weil dann der Kühleffekt besonders gut ist.

Der Kühlmittelkanal kann ungefähr in axialer Richtung verlaufen, er kann aber auch schraubenlinienförmig ausgebildet sein, und natürlich können mehrere Kühlmittelkanäle vorgesehen werden, die parallel oder in Reihe geschaltet sind.

Auch bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist es vorteilhaft, wenn das Spannzylindergehäuse auch den rotierenden zweiten Hydrauliköl-Zuführvorrichtungsteil bildet und wenn der erste, stationäre Zuführvorrichtungsteil den zweiten, rotierenden Zuführvorrichtungsteil umgibt.

Um Kühlflüssigkeitsableitungskanäle in der Hydrauliköl-Zuführvorrichtung einzusparen, wird vorgeschlagen, das Abflußende des Kühlmittelkanals in einen die Spindelachse umfassenden ringförmigen Sammelraum eines nicht-drehenden Abführteils münden zu lassen, welches neben dem Rotor angeordnet ist. Dabei könnten das Abführteil und das erste, stationäre Hydrauliköl-Zuführvorrichtungsteil identisch sein. Da die Kühlflüssigkeit in dem ringförmigen Sammelraum vorzugsweise nicht unter Druck steht, ist es empfehlenswert, in den untenliegenden Bereich des ringförmigen Sammelraums eine Kühlflüssigkeitsabführleitung münden zu lassen. Da das dem Spannzylinder zuzuführende Hydrauliköl unter hohem Druck steht, kann eine Leckage am Übergang der Hydraulikölkanäle des ersten, stationären Zuführvorrichtungsteils in die Hydraulikölkanäle des zweiten, rotierenden Zuführvorrichtungsteils nicht völlig vermieden werden. Deshalb ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung in axialer Richtung beiderseits des genannten Übergangs jeweils wenigstens eine Ringnut zum Sammeln von Lecköl vorgesehen, welche mit dem ringförmigen Sammelraum für die Kühlflüssigkeit verbunden ist, wenn es sich bei letzterer gleichfalls um Hydrauliköl handelt. Das Lecköl der Hydrauliköl-Zuführvorrichtung und das als Kühlflüssigkeit verwendete Hydrauliköl können dann gemeinsam einem Ölkühler zugeführt werden.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten zeichnerischen Darstellung einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Werkstückspindel-Anordnung; die Zeichnung zeigt einen axialen Schnitt durch die Werkstückspindel-Anordnung.

Da die beigefügte Zeichnung weitgehend der Fig. 1 der älteren Anmeldung P 39 28 985.0 entspricht, wird, soweit im folgenden Details nicht beschrieben werden, auf die Fig. 1 bis 3 und die zugehörigen Beschreibungsteile der Anmeldung P 39 28 985.0 verwiesen.

Rechts von den in der Zeichnung dargestellten Teilen der erfindungsgemäßen Werkstückspindel-Anordnung befindet sich ein nicht-dargestellter Spindelkasten, in dem in axialer Richtung im Abstand voneinander ein vorderes und ein hinteres Spindellager für eine Werkstückspindel 416 angeordnet sind. Am vorderen, gemäß der Zeichnung rechten und nicht-dargestellten Ende der Werkstückspindel kann eine Werkstückspannvorrichtung, z. B. ein übliches Backenfutter angebaut sein. Die Werkstückspindel 416 ist als Hohlspindel ausgebildet, so daß sie eine Kolbenstange 432b zur Betätigung der Werkstückspannvorrichtung aufnehmen kann. Mit der Werkstückspindel 416 und der Kolbenstange 432b sind ein zweiteiliges Spannzylindergehäuse 430 und ein in diesem verschiebbarer Kolben 432 drehfest verbunden; das Spannzylindergehäuse 430 besteht aus einem vorderen Gehäuseteil 430a und einem hinteren Gehäuseteil 430b. Des weiteren besitzt die erfindungsgemäße Werkstückspindel-Anordnung eine Hydrauliköl-Zuführvorrichtung 434, welche ein stationäres Außenteil 434a und ein mit der Werkstückspindel 416 rotierendes Innenteil 434b umfaßt, das bei dieser Ausführungsform vom hinteren Ende des hinteren Gehäuseteils 430b des Spannzylindergehäuses 430 gebildet wird. Zum Außenteil 434a führen Hydraulikölleitungen 436a und 436b, welche an Ölbohrungen 438a bzw. 438b im stationären Außenteil 434a angeschlossen sind. Das stationäre Außenteil 434a der Hydrauliköl-Zuführvorrichtung 434 ist mit einem ringförmigen Abführteil 439 fest verbunden, welches gleichfalls stationär ist und eine Kühlöl-Zuführbohrung 441a, einen ringförmigen Sammelraum 443 und eine in letzteren von unten mündende Öl-Abflußbohrung 441b aufweist.

Der Spannzylinder 430, 432 wird von einem Hohlwellenmotor 450 umfaßt, der konzentrisch zur Werkstückspindel 416 einen sich mit dieser drehenden, innen liegenden Rotor 452 und einen den letzteren umfassenden, stationären Stator 454 besitzt. Zwischen dem Spannzylindergehäuse 430 und dem Rotor 452 befindet sich ein sich mit dem Spannzylindergehäuse 430 drehender Kühlzylinder 458, der auch Teil des Rotors 452 sein kann.

Die Kühlöl-Zuführbohrung 441a mündet in eine Kühlölbohrung 445a im stationären Außenteil 434a der Hydrauliköl-Zuführvorrichtung 434, und die Kühlölbohrung 445a mündet in eine Kühlölbohrung 445b im hinteren Gehäuseteil 430b des Spannzylindergehäuses 430. Auf diese Weise läßt sich Kühlöl in einen Kühlmittelkanal 470 des Kühlzylinders 458 fördern, und das Abflußende des Kühlmittelkanals 470 mündet in den Sammelraum 443.

Die Hydraulikölleitungen 436a und 436b sowie die Kühlölbohrung 445a münden in Ringnuten 500 am Innenumfang des stationären Außenteils 434a der Hydrauliköl-Zuführvorrichtung 434, so daß es in jeder Drehwinkelstellung der Werkstückspindel 416 möglich ist, Drucköl in die Ölbohrungen 440a und 440b und Kühlöl in die Kühlölbohrung 445b einzuspeisen. Beiderseits der Ringnuten 500 weist das stationäre Außenteil 434a ringförmige Sammelnute 502 für Lecköl auf, in die von unten Ölbohrungen 504 münden, die ihrerseits in den Sammelraum 443 münden. Auf diese Weise ist es möglich, das Lecköl zusammen mit dem abzuführenden Kühlöl über die Abflußbohrung 441b abzuziehen.

Erfindungsgemäß wird also über die Hydrauliköl-Zuführvorrichtung 434 nicht nur das Drucköl für den Spannzylinder 430, 432 zu- und wieder abgeführt, sondern es wird auch das Kühlöl für den Kühlmittelkanal 470 zugeführt, so daß sich die im inneren Bereich des Hohlwellenmotors 450 entwickelnde Wärme problemlos abführen läßt.

Wird als Kühlöl Hydrauliköl verwendet, so wie dies bei der bevorzugten Ausführungsform der Fall ist, können Lecköl und erwärmtes Kühlöl gemeinsam über die Abflußbohrung 441b abgeführt und zusammen mit dem vom Spannzylinder kommenden Hydrauliköl einem Ölkühler zugeführt werden.

Claims (7)

1. Werkstückspindel-Anordnung für eine Drehmaschine mit einer hohlen Spindel, der hinter ihrem zum Anbau einer Werkstück-Spannvorrichtung ausgebildeten vorderen Ende in axialer Richtung nebeneinander und koaxial zur Spindel angeordnet ein Hydraulik-Spannzylinder für die Betätigung der Werkstück-Spannvorrichtung sowie eine Hydrauliköl-Zuführvorrichtung für den Spannzylinder zugeordnet sind, wobei der Spannzylinder ein mit der Spindel drehfest verbundenes Gehäuse und die Zuführvorrichtung einen nichtdrehenden ersten sowie einen mit der Spindel drehfest verbundenen zweiten Zuführvorrichtungsteil aufweist und die Zuführvorrichtungsteile miteinander kommunizierende Hydraulikölkanäle besitzen, von denen diejenigen des zweiten Zuführvorrichtungsteils mit dem Spannzylinder verbunden sind, und mit einem koaxial zur Spindel angeordneten elektrischen Hohlwellenmotor, welcher einen mit der Spindel drehfest verbundenen Rotor und einen diesen koaxial umgebenden Stator aufweist, wobei zur Kühlung des Rotors wenigstens ein mit einer Kühlflüssigkeit beschickbarer Kühlmittelkanal vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zuführvorrichtungsteile (434a, 434b) jeweils mindestens einen Kühlflüssigkeits-Zuleitungskanal (445a, 445b) aufweisen, daß die Kühlflüssigkeits-Zuleitungskanäle (445a, 445b) der beiden Zuführvorrichtungsteile (434a, 434b) miteinander kommunizieren und daß der Kühlmittelkanal (470) für den Rotor (452) mit dem Kühlflüssigkeits-Zuleitungskanal (445b) des zweiten Zuführvorrichtungsteils (434b) verbunden ist.

2. Werkstückspindel-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlwellenmotor (450) das Spannzylindergehäuse (430, 432) umgibt und der Kühlmittelkanal (470) zwischen dem Zylinderraum des Spannzylinders (430, 432) und den elektrisch wirksamen Bereichen des Rotors (452) angeordnet ist.

3. Werkstückspindel-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelkanal (470) im Rotor verläuft.

4. Werkstückspindel-Anordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannzylindergehäuse (430) auch den zweiten Zuführvorrichtungsteil (434b) bildet.

5. Werkstückspindel-Anordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zuführvorrichtungsteil (434a) den zweiten Zuführvorrichtungsteil (434b) umgibt.

6. Werkstückspindel-Anordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abflußende des Kühlmittelkanals (470) in einen die Spindelachse umfassenden ringförmigen Sammelraum (443) eines nicht-drehenden Abführteils (439) mündet, welches neben dem Rotor (452) angeordnet ist.

7. Werkstückspindel-Anordnung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß in axialer Richtung beiderseits des Übergangs der Hydraulikölkanäle (436a, 436b) des ersten Zuführvorrichtungsteils (434a) in die Hydraulikkanäle (440a, 440b) des zweiten Zuführvorrichtungsteils (434b) im ersten Zuführvorrichtungsteil (434a) jeweils wenigstens eine Ringnut (502) zum Sammeln von Lecköl vorgesehen ist, welche mit dem Sammelraum (443) verbunden ist.