DE4339439A1 - Betätigungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zum Einspannen von insbesondere Werkstücken an einer Werk­ zeugmaschine, mit einem betätigbaren Spannfutter und einer Stelleinrichtung, wobei zur Betätigung des Spann­ futters eine axial bewegbare starre Betätigungsverbin­ dung zwischen dem Spannfutter und der Stelleinrichtung vorgesehen ist, über welche das Spannfutter in seine Spannstellung vorgespannt ist.

Derartige Betätigungsvorrichtungen sind im Stand der Technik bereits in verschiedenen Ausführungsformen be­ kanntgeworden. Im einfachsten Fall arbeitet man hierbei mit einer Federvorspannung. Es ist aber auch bekannt, einen hydraulisch betätigbaren Druckzylinder vorzusehen, als Stelleinrichtung, der in seiner Spannstellung unter einem gewissen Hydraulik-Vordruck steht.

Diese bekannten Systeme sind jedoch noch nicht in jeder Hinsicht zufriedenstellend. Hinsichtlich der Federbetäti­ gung kann es zu einem Federbruch kommen. Bei der hydrau­ lischen Bewegung der Betätigungsverbindung muß jeweils eine Abdichtung zwischen den umlaufenden und feststehen­ den Teilen der Hydraulikvorrichtung gefunden werden.

Ausgehend von dem vorstehend wiedergegebenen Stand der Technik wird eine technische Problemstellung darin gese­ hen, eine Betätigungsvorrichtung zum Einspannen von insbesondere Werkstücken anzugeben, die bei möglichster Wartungsfreiheit einfach aufgebaut ist.

Dieses technische Problem ist zunächst und im wesentli­ chen beim Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, daß zur Verspannung des Spannfut­ ters und mit diesem drehbar in der Stelleinrichtung ein nach außen abgeschlossener Aufnahmeraum ausgebildet ist, der mit einem volumenkomprimierbaren, vorgespannten Medium, vorzugsweise Silikonöl, gefüllt ist. Das erfin­ dungsgemäße System ist mit erheblichen Vorteilen verbun­ den. Es sind keine Öldurchführungen an den bewegten Teilen erforderlich. Ein Fressen kann daher selbst bei höheren Drehzahlen nicht auftreten. Es ist auch keine Energiezufuhr während der Bearbeitung erforderlich. Ein Versagen der Vorspannung ist überhaupt nicht denkbar. Insbesondere ist kein Herausfliegen des Werkstückes bei Stromausfall möglich. Der Abschluß des Aufnahmeraumes bedeutet dabei, daß betrieblich, d. h. im Zuge einer üblichen Benutzung der Betätigungsvorrichtung, keine Strömungsverbindung nach außen gegeben ist. Es kann in den Aufnahmeraum weder Silikonöl einströmen, noch aus diesem ausströmen. Wohl aber ist der Aufnahmeraum in seinem Volumen veränderbar, wie es sich aus den nachste­ henden Erläuterungen noch im einzeln ergibt. Die Vorspan­ nungskraft des Mediums wirkt über die Betätigungsverbin­ dung auf das Spannfutter ein und ermöglicht die ange­ strebte Verspannung. In Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Aufnahmeraum umlaufend kanalartig ausgebildet ist. Weiter ist bevorzugt, daß der Aufnahmeraum konzen­ trisch zu einer Spindelwellenachse ausgebildet ist. Es ist auch vorgesehen, daß der Aufnahmeraum im Zuge eines Öffnungsvorganges des Spannfutters verkleinerbar ist. Die Verkleinerung des Aufnahmeraumes führt entsprechend zu einer Komprimierung des Silikonöls. Bei geöffnetem Spannfutter ist also ein hoher Vorspanndruck in Richtung eines Schließen des Spannfutters gegeben. In diesem Zusammenhang ist es auch bevorzugt, daß die Komprimier­ ung des Aufnahmeraumvolumens, also im einzelnen des Silikonöls, im Zuge einer Betätigung des Spannfutters, durch eine mechanische Übertragung auf ein Hydraulikmedi­ um einwirkt. Vermittels des Hydraulikmediums erfolgt die Betätigung des Spannfutters. Für dieses Hydraulikmedium ist ein eigener Hydraulikraum vorgesehen. Der Hydraulik­ raum ist jedoch ohne Strömungsverbindung zu dem Aufnahme­ raum ausgebildet. Dadurch, daß die Komprimierung oder Dekomprimierung des Silikonöls in dem Aufnahmeraum zu­ nächst auf das Hydraulikmedium übertragen wird, ist ein Weg geöffnet, die Bewegung der Betätigungsverbindung in einfacher Weise umschaltbar zu beeinflussen. Die Bewe­ gung der Betätigungsverbindung kann sowohl gleichsinnig wie auch gegensinnig zu einer Bewegung des Aufnahmerau­ mes bzw. der Bewegung in diesen Aufnahmeraum ein- und ausfahrbarer Druckzapfen geschaltet sein. Das Hydraulik­ medium, in der Regel herkömmliches Hydrauliköl, kann bspw., wie weiter unten noch im einzelnen erläutert, durch ein Hydraulikventil in seiner Strömungsrichtung umschaltbar sein. Bei einer Einwirkung auf die Betäti­ gungsverbindung wird eine Reaktionskraft in der Betäti­ gungsvorrichtung aufgenommen. Auch bei unmittelbarer Übertragung der Komprimierung oder Dekomprimierung des Silikonöls in dem Aufnahmeraum auf die Betätigungsverbin­ dung ist im übrigen eine Reaktionskraft in der Betäti­ gungsvorrichtung aufgenommen. Um die angesprochene Um­ schaltung in einfacher Weise realisieren zu können, geht ein weiterer Vorschlag dahin, daß die Betätigungsverbin­ dung den Hydraulikraum nach Art eines Kolbens, vorzugs­ weise nach Art eines Gleichlaufkolbens, durchsetzt. Hinsichtlich der angesprochenen Verkleinerung des Aufnah­ meraumes allgemein kann bspw. ein Druckzapfen in den Aufnahmeraum verfahrbar vorgesehen sein. Bei einem Ein­ fahren des Druckzapfens in den Aufnahmeraum wird das Volumen des Aufnahmeraumes, das dem Silkonöl zur Verfü­ gung steht, verkleinert, so daß sich der Druck des Sili­ konöles erhöht. Der Druckzapfen kann im einzelnen an einer Betätigungsplatte gehaltert sein, welche zum Span­ nen der Spannvorrichtung betätigbar ist. Die Stellein­ richtung kann über den Umfang verteilt mehrere Druckzap­ fen aufweisen, die geeigneterweise so angeordnet sind, daß die Betätigungsplatte möglichst momentenfrei ist. Hierzu empfiehlt es sich, die Druckzapfen rotationssymme­ trisch anzuordnen. Darüber hinaus ist bevorzugt auch vorgesehen, daß der Aufnahmeraum unabhängig von einem Spannvorgang volumenveränderbar ist, zur Einstellung der Vorspannung des Öls in dem Aufnahmeraum. Hierzu em­ pfiehlt es sich, einen weiteren, im Zuge eines Spannvor­ ganges unbewegten, ansonsten jedoch verstellbaren Vor­ spannungszapfen vorzusehen. Mittels dieses Vorspannungs­ zapfens kann der Druck in dem Medium, nämlich bevorzugt dem Silikonöl, verändert werden. Der Vorspannungszapfen kann dabei weiter bevorzugt über eine Befestigungsplat­ te, in welcher er gehaltert ist, verstellbar sein. Diese Befestigungsplatte ist in der Stelleinrichtung unabhän­ gig von der Betätigungsplatte, welche mit den Druckzap­ fen verbunden ist, verstellbar. Die Befestigungsplatte kann bspw. über ein Gewinde mit einer Verstellhülse zusammenwirken. Hierbei kann auch die Verstellhülse einen Überstand aufweisen, geeigneterweise einen radial umlaufenden Flansch, der als Anschlag für die Betäti­ gungsplatte auch wirken kann. Eine weitere besondere Ausgestaltung geht dahin, daß die Betätigungsplatte und die Befestigungsplatte, welche einen oder mehrere Vor­ spannzapfen haltert, ineinander passen. Dies kann im einzelnen so ausgestaltet sein, daß die Betätigungsplat­ te eine innere Ausnehmung aufweist, durch welche die Befestigungsplatte hindurch paßt. Hierdurch kann auch verwirklicht sein, daß sich ein im wesentlichen in Um­ fangsrichtung wirkender Formschluß zwischen der Betäti­ gungsplatte und der Befestigungsplatte ergibt, bei einer Relativbewegbarkeit der Betätigungsplatte zu der Befesti­ gungsplatte in axialer Richtung der Betätigungseinrich­ tung. Diese relative axiale Bewegbarkeit wird als vorran­ gig angesehen gegenüber der Formschlüssigkeit. Hinsicht­ lich des Vorspannungszapfens - bzw. mehrerer Vorspan­ nungszapfen - und des bzw. der Druckzapfen ist weiter im einzelnen vorgesehen, daß die Vorspannungszapfen in gleicher Weise wie die Druckzapfen achsparallel zu der Spindelwelle angeordnet sind. Der Aufnahmeraum, der, wie weiter oben bereits ausgeführt, vorzugsweise kanalartig ausgebildet ist, ist weiter bevorzugt durch einen Deckel­ körper verschlossen, der fest, d. h. betrieblich nicht lösbar auf dem Grundkörper, in welchem der den Aufnahme­ raum bildende kanalartige Raum ausgebildet ist, bevor­ zugt aufsitzt. Die betrieblich nicht lösbare Ausgestal­ tung kann bspw. durch eine Verschweißung vorgesehen sein. Der Druckzapfen wie auch der Vorspannungszapfen durchsetzen bei dieser Ausgestaltung den Deckelkörper. Es ist auch die umgekehrte Ausgestaltung möglich, daß der Druckzapfen nur einen Boden des Grundkörpers, der nachstehend auch im einzelnen als Ringkörper angespro­ chen ist, durchsetzt, wobei der Deckelkörper dann auf der anderen Seite angeordnet ist. Hinsichtlich des Vor­ spannungszapfens ist in einer weiteren Ausführungsform bevorzugt vorgesehen, daß ein nach außen weisendes Stirn­ ende eine Mehrkantaufnahme aufweist, mit welcher ein axial vorgelagerter Mehrkantschlüssel zur Verstellung dieses Vorspannungszapfens in Eingriff ist. Der Vorspan­ nungszapfen ist weiter geeigneterweise in einer Führung des Mehrkantschlüssels, die maschinenfest ausgebildet ist, verstellbar schraubgehaltert. Auch empfiehlt es sich, daß der Vorspannungszapfen rastverstellbar ist. Dies kann bspw. dadurch erreicht sein, daß der Mehrkant­ schlüssel eine unterhalb seines Stirnendes radial vorste­ hende Mehrkant-Rastausformung aufweist, die zur Verstel­ lung mit einer feststehenden Formschlußaufnahme außer Eingriff bringbar ist.

Nachstehend ist die Erfindung des weiteren anhand der beigefügten Zeichnung, die jedoch lediglich ein Ausfüh­ rungsbeispiel darstellt, erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1a, b eine - schematische - Übersicht über eine Spannvorrichtung mit einem Spannfutter, einer Maschinenspindel und einer Spannvorrichtung, bei geschlossenem Spannfutter;

Fig. 2 eine perspektivische, teilweise aufgebrochene Ansicht der Stelleinrichtung bei geschlossenem Spannfutter;

Fig. 3 eine Darstellung gemäß Fig. 2 bei geöffnetem Spannfutter;

Fig. 4 eine Detaildarstellung, gleichfalls in perspek­ tivischer und teilweise aufgeschnittener Form eines Vorspannungszapfens.

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht entsprechend Fig. 2 einer zweiten Ausführungsform der Stell­ einrichtung;

Fig. 6 eine Stirnansicht der Stelleinrichtung gemäß Fig. 5;

Fig. 7 einen Schnitt durch die Stelleinrichtung gemäß Fig. 5 bzw. Fig. 6, entlang der Linie VII-VII;

Fig. 8 eine Schnittdarstellung gemäß Fig. 7, entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 6;

Fig. 9 eine Einzeldarstellung, perspektivisch und teilweise aufgebrochen, eines Ringkörpers bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5;

Fig. 10 eine Detaildarstellung der Hydraulikschaltung mit einem Drehzapfen, in einer ersten Schalt­ stellung;

Fig. 11 eine Darstellung gemäß Fig. 10, in einer zwei­ ten Schaltstellung des Drehzapfens;

Fig. 12 eine Darstellung gemäß Fig. 10 bzw. Fig. 11, in einer einen Leerhub ermöglichenden Zwischen­ stellung des Drehzapfens;

Fig. 13 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 4, mit einer weiteren Möglichkeit der Bewegungsumsteuerung.

Dargestellt und beschrieben ist eine Betätigungsvorrich­ tung 1 (Fig. 1a und 1b) mit einem Spannfutter 2, einer starren Betätigungsverbindung 3 und einer Stelleinrich­ tung 4. Die Betätigungsverbindung 3 durchsetzt die Stell­ einrichtung 4. Die Stelleinrichtung 4 besteht im wesent­ lichen aus einer Silikonölkammer, dem Aufnahmeraum 9, und in diesen Aufnahmeraum ein- und ausfahrbaren Druck- (11) und Vorspannungszapfen. In dem Spannfutter 2 kön­ nen Werkstücke eingespannt werden. Insgesamt ist die Betätigungsvorrichtung in einer Werkzeugmaschine vorgese­ hen, bspw. einem Mehrspindeldrehautomaten oder dgl. Das Spannfutter ist durch die starre Betätigungsverbindung 3 betätigbar. Die Betätigungsverbindung 3 ist bspw. ein Zugrohr, das im Spannzustand des Spannfutters unter Zugspannung steht. Darüber hinaus ist eine Maschinenspin­ del 31 vorgesehen (vgl. Fig. 1b), welche die starre Betätigungsverbindung 3 zwischen den Flanschen 8 und 8′ rohrartig umgibt. Die starre Betätigungsverbindung 3, die beim Ausführungsbeispiel gleichfalls rohrartig ausge­ bildet ist, ist axial bewegbar, zur Betätigung des Spann­ futters 2.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist die starre Betäti­ gungsverbindung 3 mit einer Betätigungsplatte 5 verbun­ den. Weiter durchsetzt die starre Betätigungsverbindung 3 einen Ringkörper 6 (Grundkörper), der mit einem Flansch 7 und der - im einzelnen nicht dargestellten - Maschinenspindel (über einen mit dieser einstückig ausge­ bildeten Flansch 8 - vgl. Fig. 1a -) verbunden ist. Der Ringkörper 6 ist in axialer Richtung nicht bewegbar. Er nimmt die Reaktionskraft im verspannten wie geöffneten Zustand des Spannfutters auf. Der Ringkörper 6 ist im übrigen drehfest mit der starren Betätigungsverbindung 3 (und letztlich der Maschinenspindel) verbunden.

In dem Ringkörper 6 ist ein Aufnahmeraum 9 ausgebildet, der kanalartig kreisringförmig gestaltet ist. Dieser Aufnahmeraum ist durch ein Deckelteil 10 verschlossen. Auch das Deckelteil 10 ist kreisringförmig ausgebildet. In dem Aufnahmeraum 9 ist ein Silikonöl vorgespannt eingeschlossen. Ein solches Silikonöl wird bspw. unter der Bezeichnung "Silikonöl AK" von der Firma Wacker-Che­ mie, München, vertrieben. Es zeichnet sich durch eine relativ hohe Kompressibilität aus. Die Kompressibilität ist druckabhängig und beträgt bspw. bei 1000 bar ca. 7% bei einer Viskosität von über 100 mm²/Sek. Mit abnehmen­ der Viskosität nimmt die Kompressibilität zu und beträgt gleichfalls bei 1000 bar für ein Silikonöl einer Viskosi­ tät von 0,65 mm²/Sek. bspw. 10%. Die Kompressibilität des in dem Aufnahmeraum 9 befindlichen, insbesondere fluiden, Mediums liegt entsprechend im einstelligen bis hin zum zweistelligen %-Bereich, bspw. bis hin zu 20%.

Ein wesentlicher Vorteil des Silikonöles ist auch darin zu sehen, daß die Vorspannung, die auch bei geschlosse­ nem Spannfutter immer wirksam ist, vergleichsweise hoch gewählt werden kann, bspw. sogleich auf mehrere 100 bar oder gar 1000 bar eingestellt sein kann.

Die Kompressibilität des Silikonöles wird nun dahinge­ hend ausgenutzt, daß in den Aufnahmeraum 9 beim Öffnen des Spannfutters ein Druckzapfen 11 einfährt. Der Druck­ zapfen 11 durchsetzt das Deckelteil 10 und ragt mit einem freien Ende 12 in den Aufnahmeraum 9 hinein. Beim Öffnen des Spannfutters durch Bewegen der Betätigungs­ platte 5 in Richtung des Spannfutters fährt der Druckzap­ fen 11 entsprechend in den Aufnahmeraum 9 ein, wodurch sich das Volumen in dem Aufnahmeraum verkleinert, unter Komprimierung des Silikonöls und gleichzeitiger Zunahme des Druckes in dem Aufnahmeraum 9. Die Betätigungsplatte 5 kann bspw. hydraulisch betätigt sein.

Wesentlich ist aber, daß eine immanente Vorspannkraft in Richtung eines Schließens des Spannfutters vorhanden ist, aufgrund des in dem Aufnahmeraum eingeschlossenen Silikonöls. Da der Aufnahmeraum 9 weder einen Zulauf noch einen Ablauf besitzt, vielmehr das darin einge­ schlossene Silikonöl nicht mehr austreten kann, da auch das Deckelteil 10 betrieblich nicht lösbar mit dem Ring­ körper 6 verbunden ist, ist ein Ausfall dieser Vorspan­ nung praktisch nicht möglich. Die Passung zwischen dem Druckzapfen 11 und dem Deckelkörper 10, bei Durchtritt durch die Bohrung 14, ist so eng gewählt bzw. abgedich­ tet, daß praktisch keinerlei Austritt des Silikonöls auftritt. Dadurch, daß in dem Aufnahmeraum 9 selbst keine ständig gegeneinander bewegten Teile vorhanden sind, ist auch eine Aufheizung des Silikonöls praktisch betrieblich nicht gegeben. Die Bewegung des Druckzapfens 11 tritt nur bei einem Wechsel des Werkzeuges oder Werk­ stückes, das sich in dem Spannfutter befindet, auf.

Zur Verstellung des in dem Aufnahmeraum 9 auch in dem in Fig. 2 gezeigten Spannzustand bei geschlossenem Spannfut­ ter herrschenden Vorspannungsdruckes ist weiter ein Vor­ spannungszapfen 15 vorgesehen, der in Fig. 4 in weiterer Einzelheit dargestellt ist. In Fig. 2 ist darüber hinaus noch ein oberer Abschnitt eines weiteren Druckzapfens 11 dargestellt, wobei die Betätigungsplatte 5 in diesem Bereich nicht durchgezeichnet ist, und daneben ist der sich über das Deckelteil 10 hinauserstreckende Teil eines Vorspannungszapfens 15 zu erkennen. Der Vorspan­ nungszapfen 15 ist an der in Axialrichtung der starren Betätigungsverbindung 3 bzw. der Maschinenspindel nicht bewegbaren Befestigungsplatte 16 gehaltert und durch­ setzt die Betätigungsplatte 5 in der Bohrung 17. Die Betätigungsplatte 5 ist relativ zu dem Vorspannungszap­ fen 15 bewegbar. Die Betätigungsplatte 5 und die Betäti­ gungsverbindung 3 (oder ein Teil derselben) sind bevor­ zugt einstückig miteinander ausgebildet.

Im einzelnen besteht der Vorspannungszapfen 15, wie insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich, aus einem Zapfenvor­ derteil 18, das mit einer Hülse 19 an seinem äußeren Ende schraubverbunden ist. Diese Hülse 19 durchsetzt die Betätigungsplatte 5 und formt oberseitig einen Absatz 20 aus, der in die Befestigungsplatte 16 hineinragt. An dem Absatz 20 ist weiter endseitig ein Gewinde 21 ausgebil­ det, auf welches eine - gegenüber dem Absatz 20 quer­ schnittsgrößere - Mutter 22 aufgeschraubt ist. Hierdurch ist eine formschlüssige Halterung in der Befestigungs­ platte 16, nämlich durch Einspannung des Halses 23, gegeben.

In der Mutter 22 ist eine schlüsselartige Öffnung 24 ausgebildet, die beim Ausführungsbeispiel der Kontur eines Mehrkants entspricht. Im Inneren der Öffnung 24 ist ein Mehrkantschlüssel 25 angeordnet, der kopfseitig in eine entsprechende Ausnehmung in der Stirnseite des Zapfens 18 eingreift. Weiter ist an dem Mehrkantschlüs­ sel 25 ein axial gegen eine Feder 26 bewegbares Mehrkant­ teil 27 vorgesehen, das durch ein geeignetes Werkzeug hinuntergedrückt werden kann, bis eine untere Kante 28 der Bohrung 24 überlaufen ist. Erst bei hinuntergedrück­ tem Mehrkantteil 27 kann der Mehrkantschlüssel 25 und damit der Zapfen 18 verstellt werden (in Höhenrichtung). Nach Herausnehmen dieses Werkzeuges rastet das Mehrkant­ teil 27 wieder in der Bohrung 24 ein, so daß eine unge­ wollte Verstellung des Zapfens 18 nicht möglich ist.

Mit Bezug zu den Fig. 5 bis 9 ist ein weiteres Ausfüh­ rungsbeispiel erläutert.

In Fig. 5 ist in vergleichbarer perspektivischer Darstel­ lung zu Fig. 2 die Betätigungsvorrichtung des weiteren Ausführungsbeispiels dargestellt. In Übereinstimmung mit der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist die Betäti­ gungsverbindung 3 zu erkennen. Weiter die Betätigungs­ platte 5 für die - in Fig. 5 nicht dargestellten - Druck­ zapfen 11 und die Befestigungsplatte 16 für die Vorspan­ nungszapfen 15.

Es ist auch der Aufnahmeraum 9, der Ringkörper 6 und der Deckelkörper 10 zu erkennen. Es sind jedoch folgende Besonderheiten gegeben.

In der Betätigungsplatte 5 sind nicht nur die Druckzap­ fen 11 befestigt, sondern auch Hydraulikkolben 29. Die Hydraulikkolben 29 sind jeweils in einem eigenen Hydrau­ likzylinder 30 geführt. Die Hydraulikschaltung ist im einzelnen weiter unten unter Bezug auf die Fig. 7 und 8 sowie 10 bis 12 erläutert.

Bei einer Betätigung der Stelleinrichtung, etwa im Sinne eines Schließens der Spannvorrichtung, wird das in dem Aufnahmeraum 9 befindliche Silikonöl entspannt und die Betätigungsplatte 5 verfährt in eine von dem Deckelkör­ per 10 entfernte Stellung (vgl. Fig. 1a). Bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel gemäß Fig. 5 wird nun über die Betätigungs­ platte 5 der Hydraulikkolben 29 mitgeschleppt. Er ver­ drängt hierbei in dem Raum 31′ Hydrauliköl, welches je­ doch - bei bevorzugt insgesamt geschlossenem Hydraulik­ kreislauf - in den Raum 31 letztlich wieder einströmt.

Die einzelnen Räume, in denen sich Hydrauliköl befindet, und die auch untereinander durch Leitungen verbunden sind, sind weiter oben insgesamt als Hydraulikraum ange­ sprochen, welche auch, wie sich aus den nachstehenden Ausführungen noch weiter im einzelnen ergibt, die Betäti­ gungsverbindung in einer kolbenartigen Ausgestaltung mit einem Flansch 40 durchsetzt.

Zur axialen Verstellung der Befestigungsplatte 16 ist eine Verstellhülse 32 vorgesehen. Die Verstellhülse 32 ist zwischen dem Deckelkörper 10 und einem Flansch 52 fest - formschlüssig - gehaltert. Der Flansch 52 ist im übrigen über eine Hülse 53 mit dem Deckelteil 10 fest verbunden. Die Befestigungsplatte 16 besitzt ein Innenge­ winde, das mit einem Außengewinde der Verstellhülse 32 zusammenwirkt. Die Gewinde sind derart ausgelegt daß eine Selbsthemmung gegeben ist. Eine ungewollte Verstel­ lung während des Betriebes kann schon dadurch ausge­ schlossen werden. Durch Drehen der Verstellhülse 32 kann dann ersichtlich die Befestigungsplatte 16 in Axialrich­ tung verschoben werden, wodurch über die verbundenen Vorspannzapfen 15 die Vorspannung in dem Aufnahmeraum 9 vergrößert oder verkleinert werden kann.

In Fig. 6 ist durch den teilweisen Aufbruch die stirnsei­ tige Anordnung der Befestigungen für die Vorspannzapfen und Druckzapfen zu erkennen sowie die Öffnung in der Befestigungsplatte 16, durch welche hindurch die Betäti­ gungsplatte 5 bewegbar ist.

In der Schnittdarstellung gemäß Fig. 7 ist zu erkennen, daß der Zylinder 30 für den Hydraulikkolben 29 in den Ringraum bzw. Aufnahmeraum 9 eingepaßt ist. Da das Sili­ konöl jedoch nicht in den Raum 31 bzw. 31′ einströmen kann bzw. einströmen soll, sind Verbindungswege 33 ge­ schaffen, auf welchen eine Strömungsverbindung des Sili­ konöls in dem gesamten als Ringraum gestalteten Aufnahme­ raum 9 aufrechterhalten ist, um einen Druckausgleich in dem gesamten Ringraum zu gewährleisten. Der Aufnahmeraum 9 ist über seinen Umfang an einzelnen Stellen mit den Zylindern 30 ausgefüllt, unter Belassung der Verbindungs­ wege 33. Die Verbindungswege 33 sind durch eine radial umlaufende Aussparung an einem Zylinder 30 geschaffen. Tatsächlich wird aber durch diese Verbindungswege 33 nur wenig oder gar kein Silikonöl strömen.

Der Hydraulikraum 31 steht über eine Leitung 34 mit einem in Form eines Drehzapfens 35 ausgebildeten Umsteu­ erventil in Verbindung.

In den Fig. 10 bis 12 sind der Drehzapfen 35 und die möglichen Schaltstellungen schematisch, jedoch in größe­ rer Einzelheit dargestellt.

Wenn eine gleichlaufende Bewegungsrichtung der Betäti­ gungsverbindung 3 mit der Betätigungsplatte 5 gewünscht ist, wird der Drehzapfen 35 in eine Stellung gemäß Fig. 10 gedreht. Dadurch stellt der Drehzapfen 35 eine Verbin­ dung zwischen den Leitungen 34 und 37 über die Leitungen 34′, 36 her. Der Ringraum 38 wird hierdurch gefüllt und schiebt den an die Betätigungsverbindung 3 angeformten Kolben 40 nach oben. Der Kolben 40 weist Dichtungen 41 auf und trennt die Ringräume 38 und 39 voneinander. Wenn sich der Kolben 40 und damit die Betätigungsverbindung 3 in Fig. 7 nach oben bewegt, verdrängt der Kolben 40 das im Ringraum 39 befindliche Hydrauliköl, das über die Leitungen 42, 42′,43, 43′ und 43′′ zum Drehzapfen 35 zurückgeführt wird, von wo es über die Leitung 43′′′ und den ringförmigen Speicherraum 44 zur Unterseite des Kolbens 29, also in den Raum 31, strömt.

Wenn eine gegenlaufende Bewegung der Betätigungsverbin­ dung 3 in bezug auf die Betätigungsplatte 5 gewünscht ist, wird der Drehzapfen in eine Stellung gemäß Fig. 11 gedreht. Dadurch stellt der Drehzapfen 35 eine Verbin­ dung zwischen den Leitungen 34 und 42 über die Leitungen 34′, 43″ und 43′ her. Der Ringraum 39 wird durch diese Schaltung gefüllt und schiebt den Kolben 40 und damit die Betätigungsverbindung 3 in der Darstellung gemäß Fig. 7 nach unten. Wenn sich der Kolben 40 nach unten bewegt, verdrängt er das im Ringraum 38 befindliche Hydrauliköl, das über die Leitungen 37 und 36 zum Dreh­ zapfen 35 zurückgeführt wird, von wo es es über die Leitung 44′ in den ringförmigen Speicherraum 44 und von dort zur Unterseite des Kolbens 29, also in den Raum 31, strömt. In dem Speicherraum 44 befindet sich ein elasti­ sches Material 44′, bspw. geschlossenzelliger Schaum­ stoff, um die Volumenunterschiede zwischen den Räumen 31 und 31′ auszugleichen. Das elastische Material 44′′ ist nicht erforderlich, wenn der Hydraulikkolben 29 als Gleichlaufkolben ausgebildet wird, was ohne weiteres möglich ist.

Bei der Darstellung gemäß Fig. 12 befindet sich der Drehzapfen 35 in einer Zwischenstellung, welche, ohne daß eine Bewegung der Betätigungsverbindung 3 erfolgt, eine Bewegung des Hydraulikkolbens 29 ermöglicht dies gleichsam in einer Art "Kurzschluß". Über den Hydraulik­ kolben 35, nämlich die Leitung 35′, ist die Leitung 44′ unmittelbar mit der Leitung 34′ verbunden. Diese Stel­ lung ist erforderlich, um beim Betrieb zwischen einer Schaltstellung, in welcher die Bewegung der Betätigungs­ richtung 3 - in der Zeichnung - nach unten erfolgt und einer Schaltstellung, in welcher die Bewegung der Betäti­ gungsverbindung 3 - in der Zeichnung - nach oben er­ folgt, umschalten zu können.

Aus Fig. 8 ist zu entnehmen, daß der Hydraulikkolben 29 und der Druckzapfen 11 an derselben Betätigungsplatte 5 befestigt sind. Wie insbesondere aber Fig. 7 zu entneh­ men ist, ist ein Vorspannzapfen 15 an der Befestigungs­ platte 16 befestigt. Bei einer Axialbewegung der Betäti­ gungsplatte 5 wird die Befestigungsplatte 16 nicht be­ wegt. Es ist in Fig. 7 auch deutlich die formschlüssige Aufnahme der Befestigungsplatte 16 in der Betätigungs­ platte 5 zu erkennen.

In Fig. 9 ist der Ringkörper im einzelnen perspektivisch und teilweise aufgebrochen dargestellt. Es sind die verschiedenen Räume zu erkennen.

Es sind zunächst Aufnahmen 45 dargestellt für die Hydrau­ likzylinder 30. Weiter sind Bohrungen 46 zur Aufnahme von Druckzapfen 11 zu erkennen. Darüber hinaus auch Ausnehmungen 47, zur Halterung bzw. Aufnahme eines Vor­ spannzapfens 15. Der gesamte Ringkörper 6 weist darüber hinaus eine (innere) keisringförmig durchgehende Verbin­ dung auf, die sich aus dem Aufnahmeraum 9 und den Lei­ tungsverbindungen 33 (im einzelnen ausgebildet in der Außenwandung der Hydraulikzylinder) zusammensetzt.

Die in Fig. 13 wiedergegebene Schnittdarstellung ent­ spricht im wesentlichen einer Darstellung gemäß Fig. 1a. Die Bewegung der Betätigungsplatte 5 ist hierbei jedoch mit einem Betätigungsring 49 gekoppelt. Der Betätigungs­ ring 49 übersetzt die Bewegung der Betätigungsplatte 5 nach oben - in der Zeichnung - über einen Hebel 50, der mittig bei 51 drehbar gelagert ist, in eine Bewegung der Betätigungsverbindung 3 nach unten. Hierbei haben die Zapfen 52 keine Funktion. Vielmehr bewegen sie sich frei in der Bohrung 53. Die starre Verbindung zwischen der Betätigungsplatte 5 und dem Betätigungsring 49 ist hier durch die Zapfen 54 gegeben. Diese Ausgestaltung ermög­ licht jedoch eine einfache Umkehrung der Bewegungsrich­ tung dadurch, daß die Zapfen 52 in der Platte 55 form­ schlüssig verankert werden, so, wie es bei der darge­ stellten Ausbildung die Zapfen 54 sind. Die Platte 55 kann um die zentrale Achse der Stelleinrichtung 4 ge­ dreht werden. Sodann ist am Ort der Zapfen 52 in der Platte 55 ein Loch vorhanden, so daß die Zapfen 54 dann bei einer Betätigung frei die Platte 55 und die Betäti­ gungsplatte 5 durchsetzen können. In diesem Fall wird keine Umkehrung der Bewegung bei einer Bewegung der Betätigungsplatte 5 vorgenommen. Bei einem Verfahren der Betätigungsplatte 5 nach unten - in Fig. 10 - verfährt auch die Betätigungsverbindung 3 dann nach unten und umgekehrt.

Die Betätigungsvorrichtung 1 kann auch ohne das Spannfut­ ter 2 und die Betätigungsverbindung 3, also reduziert auf die Stelleinrichtung 4, als Handelsobjekt eine Bedeu­ tung haben, zum Nachrüsten von bestehenden Maschinen. Üblicherweise ist die Betätigungsvorrichtung Teil einer Werkzeugmaschine.

Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung von Bedeutung sein. Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Priori­ tätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt­ lich mit einbezogen.

Claims (24)

1. Betätigungsvorrichtung (1) zum Einspannen von insbe­ sondere Werkstücken an einer Werkzeugmaschine, mit einem betätigbaren Spannfutter (2) und einer Stelleinrichtung (4), wobei zur Betätigung des Spannfutters (2) eine axial bewegbare Betätigungsverbindung (3) zwischen dem Spannfutter (2) und der Stelleinrichtung (4) vorgesehen ist, über welche das Spannfutter (2) in seine Spannstel­ lung vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verspannung des Spannfutters (2) und mit diesem drehbar in der Stelleinrichtung (4) ein nach außen abgeschlosse­ ner Aufnahmeraum (9) ausgebildet ist, der mit einem volumenkomprimierbaren, vorgespannten Medium, vorzugswei­ se Silikonöl, gefüllt ist, das auf die Betätigungsverbin­ dung einwirkt.

2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder insbeson­ dere danach, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahme­ raum (9) umlaufend kanalartig ausgebildet ist.

3. Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeraum (9) konzen­ trisch zu einer Längsachse der starren Betätigungsverbin­ dung (3) ausgebildet ist.

4. Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß im Zuge eines Öffnungsvorgan­ ges des Spannfutters (2) durch mechanische oder hydrauli­ sche Richtungsumkehr wahlweise der Aufnahmeraum (9) verkleinerbar oder vergrößerbar ist.

5. Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Komprimierung oder Dekom­ primierung des Mediums in dem Aufnahmeraum (9) im Zuge einer Betätigung des Spannfutters durch eine mechanische Übertragung auf ein Hydraulikmedium einwirkt, wobei ein für dieses Hydraulikmedium vorgesehener Hydraulikraum (31, 32) ohne Strömungsverbindung zu dem Aufnahmeraum (9) ausgebildet ist.

6. Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß das Hydraulikmedium auf die Betätigungsverbindung (3) zur Betätigung des Spannfut­ ters einwirkt, wobei eine Reaktionskraft in der Betäti­ gungsvorrichtung (1) aufgenommen ist.

7. Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß die Betätigungsverbindung (3) den Hydraulikraum nach Art eines Gleichlaufkolbens durch­ setzt.

8. Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Beaufschlagungs-Wirkrich­ tung des Hydraulikmediums umschaltbar ist.

9. Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Verkleinerung des Aufnahme­ raumes (9) ein Druckzapfen (11) in den Aufnahmeraum (9) verfahrbar ist.

10. Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß der Druckzapfen (11) an einer Betätigungsplatte (5) gehaltert ist, welche zum Spannen der Spannvorrichtung betätigbar ist.

11. Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß weiter der Aufnahmeraum (9) unabhängig von einem Spannvorgang volumenveränderbar ist.

12. Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß ein weiterer, im Zuge eines Spannvorganges unbewegter, aber ansonsten verstellbarer Vorspannungszapfen (15) vorgesehen ist.

13. Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß der Vorspannungszapfen (15) über eine Befestigungsplatte (16), in welcher er gehal­ tert ist, verstellbar ist, zur Verstellung der Vorspan­ nung des Mediums in dem Aufnahmeraum (9).

14. Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß die Befestigungsplatte (16) über ein Gewinde mit einer Verstellhülse (32) zusammen­ wirkt.

15. Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verstellhülse (32) einen Überstand aufweist, der als Anschlag für die Betätigungs­ platte (5) wirkt.

16. Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß die Betätigungsplatte (5) und die Befestigungsplatte (16) ineinander passen.

17. Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß im wesentlichen ein in Umfangs­ richtung wirkender Formschluß zwischen der Betätigungs­ platte (5) und der Befestigungsplatte (16) ausgebildet ist, bei einer Relativbewegbarkeit der Betätigungsplatte (5) zu der Befestigungsplatte (16) in axialer Richtung der Betätigungseinrichtung.

18. Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß der Druckzapfen (11) und/oder der Vorspannungszapfen (15) achsparallel zu der Spindel­ welle (3) angeordnet sind.

19. Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeraum (9) in einem Ringkörper (6) ausgebildet ist, der mit einem betrieb­ lich nicht lösbaren Deckelkörper (10) verschlossen ist.

20. Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß ein nach außen weisendes Stirn­ ende des Vorspannungszapfens (15) eine Mehrkantaufnahme aufweist, mit welcher ein axial vorgelagerter Mehrkant­ schlüssel (25) zur Verstellung des Vorspannungszapfens (15) in Eingriff ist.

21. Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß der Druckzapfen (11) und/oder der Vorspannungszapfen (15) den Deckelkörper (10) durch­ setzen.

22. Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß der Vorspannungszapfen (15) in einer Führung des Mehrkantschlüssels (25), die maschinen­ fest ausgebildet ist, verstellbar schraubgehaltert ist.

23. Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß der Vorspannungszapfen (15) rastverstellbar ist.

24. Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß der Mehrkantschlüssel (25) eine radial vorstehende Mehrkant-Rastausformung auf­ weist, die zur Verstellung außer Eingriff bringbar ist mit einer feststehenden Formschlußaufnahme.