DE4406479A1

DE4406479A1 - Tension device for machine tool esp. for vertical workpiece axis

Info

Publication number: DE4406479A1
Application number: DE19944406479
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl Ing Quandt; Boris Dipl Ing Maschirow; Volker Huelzenbecher
Original assignee: Niles Werkzeugmaschinen GmbH
Current assignee: Niles Werkzeugmaschinen GmbH
Priority date: 1994-02-22
Filing date: 1994-02-22
Publication date: 1995-08-24

Abstract

The tension device has a centring tip (1) and a tension unit with interchangeable tension grip (4) set round the centring tip. The tension grip (4) is housed radially pliable in a membrane tension sleeve (3) which is fitted with a tension nut (12). One end of a spring parcel (11) adjoins the tension nut and can be pretensioned thereby. The membrane tension sleeve is enclosed by a piston (9) on which the other end of the spring parcel is supported. The piston can be operated axially through a pressure medium and is in active connection with the grip through a screw-on nut (10). The piston and membrane tension sleeve are mounted inside a cylinder (5) through which the pressure medium is supplied.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung für eine Werk zeugmaschine, insbesondere mit senkrechter Werkstückachse, zur automatischen Werkstückaufnahme zwischen Spitzen, be stehend aus einer Zentrierspitze, die gleichachsig mit dem Werkstück - Drehtisch verbunden ist, und einer um die Zen trierspitze angeordneten Spanneinheit mit einer auswechsel baren Spannzange.The invention relates to a clamping device for a plant machine tool, especially with a vertical workpiece axis, for automatic workpiece pick-up between tips, be standing from a centering point, which is coaxial with the Workpiece - turntable is connected, and one around the Zen Trierspitze arranged clamping unit with an exchange collet.

Es ist bereits eine Lösung aus der Praxis bekannt, bei der die Spanneinrichtung aus der Kombination einer Zentrier spitze mit einer dazu koaxial befestigten Spannzange be steht. Die Zentrierspitze soll dabei den Rundlauf des Werk stückes gewährleisten und die Spannzange dient der Drehmo mentenübertragung.A practical solution is already known in which the clamping device from the combination of a centering tip with a coaxially attached collet stands. The centering point is intended to ensure the concentricity of the plant ensure piece and the collet serves the torque ment transfer.

Diese bekannte Lösung weist den wesentlichen Nachteil auf, daß sich die elastischen Stege der Spannzange unterschiedlich verformen können, was durch den konstruktiven Aufbau der Spanneinrichtung bedingt ist. Die unterschiedlichen Verfor mungen der elastischen Stege führen zu Abdrängkräften am Werkstück, wodurch dessen Rundlaufgenauigkeit beeinträchtigt wird. Dieser Umstand hat zur Folge, daß Rundlaufabweichungen im Bereich unterhalb von 0,01 mm nicht realisierbar sind.This known solution has the main disadvantage that the elastic webs of the collet are different can deform what is due to the constructive structure of the Clamping device is required. The different verfor the elastic webs lead to pushing forces on Workpiece, which affects its concentricity becomes. This has the consequence that runout deviations cannot be realized in the range below 0.01 mm.

Eine weitere Lösung zu einer Spanneinrichtung für eine Werk zeugmaschine ist durch die DE-PS 38 22 565 C2 bekannt. Diese Spanneinrichtung ist so ausgeführt, daß sich die Spannzange beim Spannen den vorhandenen Abweichungen des Werkstückes und während der Drehmitnahme den Fluchtungsabweichungen zwischen Werkstückachse und Spindelachse nahezu kräftefrei anpaßt. Er reicht wird das dadurch, daß die Spanneinheit, in welche die Spannzange integriert ist, wie in einer kardanischen Aufhän gung pendelnd gelagert ist. Another solution for a clamping device for a plant witness machine is known from DE-PS 38 22 565 C2. These Clamping device is designed so that the collet when clamping the existing deviations of the workpiece and the misalignment between Adapts workpiece axis and spindle axis almost without force. He this is enough that the clamping unit into which the Collet is integrated, like in a gimbal hanger swing is mounted.

Diese bekannte Lösung des Standes der Technik weist jedoch verschiedene Nachteile auf. So ist eine spielfreie Drehmomen tenmitnahme mit dieser Spanneinrichtung nicht möglich, bedingt durch das für die Funktion notwendige Spiel in den Kardange lenken. Dieser Nachteil wirkt sich insbesondere bei wechseln den Belastungen oder Drehrichtungsumkehr während des Bearbei tungsprozesses negativ aus. Des weiteren erhöht sich das in der Spanneinrichtung vorhandene Spiel durch normalen Ver schleiß während des Gebrauchs der Einrichtung. Eine Minimie rung des vorhandenen Spiels läßt sich nur durch aufwendige Anpaßarbeiten vornehmen.However, this known solution of the prior art shows various disadvantages. So is a backlash-free torque not possible with this tensioning device, conditionally through the play in the cardan that is necessary for the function to steer. This disadvantage affects especially when changing the loads or reversal of direction during machining development process negative. Furthermore, this increases in the tensioner existing game through normal Ver wear while using the device. A minimie tion of the existing game can only be achieved by elaborate Make adjustments.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Spanneinrichtung be steht darin, daß die Funktion des Spannens der Spannzange über den Hydraulikdruck bewirkt wird. Damit weist diese Spann einrichtung eine ungünstige Energiebilanz auf, da zum Spannen ständig Druck vom Hydraulikaggregat erzeugt werden muß. Bei druckloser Zuleitung öffnet sich die Spannzange selbsttätig. Dieser Umstand verringert wiederum die Spannsicherheit und birgt die Gefahr des Lösens der Spannung bei Energieausfall in sich.Another disadvantage of this known tensioning device be is that the function of clamping the collet is effected via the hydraulic pressure. So this instep device has an unfavorable energy balance because it can be tensioned pressure must always be generated by the hydraulic unit. At the unpressurized supply line opens automatically. This in turn reduces the clamping security and carries the risk of releasing the voltage in the event of a power failure in itself.

Weiterhin ist bei dieser Spanneinrichtung nachteilig, daß während des Spannvorganges Kräfte entstehen, die auf das Werkstück in entgegengesetzter Richtung zur Zentrierspitze wirken. Diese Kräfte werden in dem Moment erzeugt, wenn sich die Spannzange um das Wellenende des Werkstückes schließt. Durch diesen funktionsbedingten Mangel wird die Zentrierge nauigkeit der Spanneinrichtung negativ beeinflußt.Another disadvantage of this tensioning device is that Forces arise during the clamping process, which on the Workpiece in the opposite direction to the center point Act. These forces are generated at the moment when the collet closes around the shaft end of the workpiece. Due to this function-related lack, the centering accuracy of the clamping device negatively affected.

Des weiteren ist bei der bekannten Spanneinrichtung nachtei lig, daß die Zuführung des Hydrauliköles durch die Werkstück spindel über Innenbohrungen in die Spanneinrichtung erfolgt. Dieser Umstand bedingt eine komplizierte Demontage der Spann einrichtung von der Werkstückspindel. Für den Fall, daß die Bohrung der Werkstückspindel zur Aufnahme von Ritzelwellen genutzt wird, müssen die Leitungen für die Zuführung des Hy drauliköles zusätzlich demontiert werden.Furthermore, it is disadvantageous in the known tensioning device lig that the supply of hydraulic oil through the workpiece spindle is made through internal holes in the clamping device. This circumstance requires a complicated dismantling of the instep device from the workpiece spindle. In the event that Bore of the workpiece spindle to accommodate pinion shafts is used, the lines for the supply of the Hy draulic oil can also be dismantled.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spanneinrich tung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der mit ho her radialer und axialer Steifigkeit die Position des Werk stückes bestimmt wird und die Drehmomentenmitnahme des Werk stückes rotatorisch spielfrei mit hoher Torsionssteife und ohne Einfluß störender Abdrängkräfte erfolgt. Dabei sollen die Bauteile der Spanneinrichtung zur Anpassung an unter schiedliche Spannaufgaben einfach montier- und demontierbar und so angeordnet sein, daß die Funktionssicherheit beim Spannen stets gewährleistet ist und die Spannkraft sich feinfühlig einstellen läßt.The invention has for its object a Spanneinrich to create device of the type mentioned, in which with ho The position of the movement due to its radial and axial rigidity piece is determined and the torque entrainment of the work piece rotationally free of play with high torsional stiffness and takes place without the influence of disruptive displacement forces. In doing so the components of the clamping device to adapt to below Various clamping tasks can be easily assembled and disassembled and be arranged so that the functional reliability when Clamping is always guaranteed and the clamping force itself can be adjusted sensitively.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale a) bis e) des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches gelöst.According to the invention, this object is achieved by features a) to e) the characterizing part of the claim solved.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbe sondere darin, daß bei der Werkstückspannung eine hohe Rund laufgenauigkeit des Werkstückes erreicht wird. Die Rundlauf abweichungen liegen dabei im Bereich unterhalb von 0,01 mm. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Membran-Spannhül se und deren Zusammenwirken mit den übrigen Bauteilen der Spanneinrichtung wird gewährleistet, daß allein die Zentrier spitze die Rundlaufgenauigkeit bestimmt und keine Abdräng kräfte auf das Werkstück einwirken. Neben der hohen radialen Steifigkeit der Spanneinrichtung wird auch eine hohe axiale Steifigkeit zwischen Zentrierspitze und Spanndorn erreicht, da beim Spannen zusätzlich Kräfte in Richtung der Zentrier spitze auf den Spanndorn wirken.The advantages which can be achieved with the invention are in particular special in that the workpiece clamping has a high round accuracy of the workpiece is achieved. The runout deviations are in the range below 0.01 mm. Due to the inventive design of the membrane clamping sleeve se and their interaction with the other components of the Clamping device ensures that only the centering peak concentricity and no pushing act on the workpiece. In addition to the high radial Rigidity of the tensioning device is also high axial Stiffness between centering point and mandrel reached, because additional forces in the direction of the centering when clamping act sharply on the mandrel.

Die Drehmomentenmitnahme erfolgt bei der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung absolut spielfrei, auch bei wechselnden Lastverhältnissen. Dadurch ist eine hohe Torsionssteife ge geben. The torque is carried out in the case of the invention Clamping device absolutely free of play, even with changing ones Load conditions. This is a high torsional stiffness give.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung besteht darin, daß die Funktionssicherheit dieser Einrich tung stets gewährleistet ist. Die Betätigung der Spannzange zum Spannen erfolgt ohne Druckmittelbeaufschlagung von außen, sondern durch das eingebaute Federpaket.Another advantage of the tensioning device according to the invention is that the reliability of this Einrich tion is always guaranteed. The actuation of the collet for clamping without external pressure, but through the built-in spring package.

Zusätzliche Energie ist nur zum öffnen der Spannzange not wendig, so daß ein eventueller Energieausfall keinen Ein fluß auf den Spannprozeß hat. Dadurch weist diese Spannein richtung auch eine günstige Energiebilanz auf.Additional energy is only required to open the collet manoeuvrable, so that a possible power failure is not an on flow on the tensioning process. As a result, this instep direction also a favorable energy balance.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß die Spanneinrichtung ein feinfühliges Einstellen der Spannkraft, das durch Veränderung der Vorspannung des Federpaketes vorgenommen werden kann, er möglicht.It is also advantageous that the clamping device sensitive adjustment of the tension, by changing the bias of the spring assembly can be made, he possible.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung ist, daß sie sich leicht montieren und demontieren läßt.Another advantage of the tensioning device according to the invention is that it is easy to assemble and disassemble.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention is intended to be based on an exemplary embodiment are explained in more detail.

Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Schnitt durch die er findungsgemäße Spanneinrichtung.The accompanying drawing shows a section through it inventive tensioning device.

Die Zentrierspitze 1 der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung ist in einem stabilen Grundkörper 2 befestigt. Der Grund körper 2 ist mit einer Membran-Spannhülse 3 verbunden, die die auswechselbare Spannzange 4 aufnimmt. Grundkörper 2 und Membran-Spannhülse 3 sind mit einem Zylinder 5 verbunden, der über eine Adapter-Hülse 6 mit T-Nutenschrauben 7 auf dem Werkstück-Drehtisch 8 befestigt werden kann.The centering tip 1 of the tensioning device according to the invention is fastened in a stable base body 2 . The basic body 2 is connected to a membrane collet 3 , which receives the interchangeable collet 4 . Base body 2 and diaphragm clamping sleeve 3 are connected to a cylinder 5 , which can be attached to the workpiece turntable 8 via an adapter sleeve 6 with T-slot screws 7 .

Im Zylinder 5 ist ein Kolben 9 angeordnet, der über eine einstellbare Überwurfmutter 10 auf die Spannzange 4 wirkt. A piston 9 is arranged in the cylinder 5 and acts on the collet 4 via an adjustable union nut 10 .

Zwischen dem Kolben 9 und der Membran-Spannhülse 3 ist ein Federpaket 11, vorzugsweise ein Tellerfederpaket, angeord net, das über eine Spannmutter 12 vorgespannt ist.Between the piston 9 and the membrane clamping sleeve 3 is a spring assembly 11 , preferably a plate spring assembly, angeord net, which is biased by a clamping nut 12 .

Am Zylinder 5 ist ein Ring 13 drehbar gelagert, der über einen Arm 14 fest mit dem Maschinengestell verbunden ist.A ring 13 is rotatably mounted on the cylinder 5 and is fixedly connected to the machine frame via an arm 14 .

Der Spanndorn 15 ist mit einem Dichtring 16 versehen.The mandrel 15 is provided with a sealing ring 16 .

Mit dieser Anordnung ergibt sich folgende Funktionsweise der Spanneinrichtung:
Zum Einführen des Spanndornes 15 mit dem angepaßten Dicht ring 16 in die Spannzange 4 auf die Zentrierspitze 1 wird über eine nicht dargestellte Ölversorgungsanlage über die Zuführleitung 17 durch den feststehenden Ring 13 und den Ringkanal 5.1 des Zylinders 5 der Kolben 9 mit Hydrauliköl druckbeaufschlagt. Durch die axiale Bewegung des Kolbens 9 gegen das Federpaket 11 gibt die Überwurfmutter 10 die Spannzange 4 zur axialen Beweglichkeit frei.With this arrangement, the following functioning of the clamping device results:
To insert the mandrel 15 with the adapted sealing ring 16 in the collet 4 on the centering tip 1 is pressurized with hydraulic oil via an oil supply system, not shown, via the supply line 17 through the fixed ring 13 and the annular channel 5.1 of the cylinder 5 of the piston 9 . Due to the axial movement of the piston 9 against the spring assembly 11 , the union nut 10 releases the collet 4 for axial mobility.

Nach dem Einführen des Spanndornes 15 wird die Öldruckver sorgung ausgeschaltet und das Federpaket 11 drückt die Spannzange 4 über den Kolben 9 und die Überwurfmutter 10 in die Membran-Spannhülse 3, wobei die Spannzange 4 den Spann dorn 15 an einer vorzugsweise balligen Mitnahmefläche um schließt.After the insertion of the mandrel 15 , the oil pressure supply is switched off and the spring assembly 11 presses the collet 4 via the piston 9 and the union nut 10 into the membrane clamping sleeve 3 , the collet 4 closing the mandrel 15 on a preferably spherical driving surface.

Ungenauigkeiten, insbesondere der Spannzange 4, werden durch die Membran-Spannhülse 3 in radialer Richtung ausgeglichen. Beim Spannen wird der Spanndorn 15 axial auf die Zentrier spitze 1 gedrückt.Inaccuracies, in particular the collet 4 , are compensated for in the radial direction by the membrane clamping sleeve 3 . When clamping, the mandrel 15 is pressed axially onto the centering tip 1 .

Zur Übertragung größerer Drehmomente kann die Spannhärte durch die Überwurfmutter 10 eingestellt werden. The clamping hardness can be adjusted by means of the union nut 10 in order to transmit larger torques.

Eine feinfühlige Justage ist somit ohne innere Eingriffe in die Spanneinrichtung über die Überwurfmutter 10 möglich.A sensitive adjustment is thus possible without internal intervention in the clamping device via the union nut 10 .

Der Dichtring 16 verhindert das Eindringen von Verschmutzun gen.The sealing ring 16 prevents the ingress of pollution.

Die Drehmomentenmitnahme erfolgt spielfrei, auch bei schwankenden oder wechselnden Belastungen durch Drehrich tungsumkehr.The torque is carried without play, even with fluctuating or changing loads due to the rotary mechanism reversal.

BezugszeichenlisteReference list

1 Zentrierspitze
2 Grundkörper
3 Membran-Spannhülse
4 Spannzange
5 Zylinder
5.1 Ringkanal
6 Adapter-Hülse
7 T-Nutenschraube
8 Werkstück-Drehtisch
9 Kolben
10 Überwurfmutter
11 Federpaket
12 Spannmutter
13 Ring
14 Arm
15 Spanndorn
16 Dichtring
17 Zuführleitung 1 center point
2 basic bodies
3 membrane adapter sleeve
4 collets
5 cylinders
5.1 ring channel
6 adapter sleeve
7 T-slot screw
8 workpiece rotary table
9 pistons
10 union nut
11 spring assembly
12 clamping nut
13 ring
14 arm
15 mandrel
16 sealing ring
17 supply line

Claims

Clamping device for a machine tool, in particular with a vertical workpiece axis, for automatic workpiece pick-up between tips, consisting of a centering tip, which is connected coaxially with the workpiece rotary table, and a clamping unit arranged around the centering tip with an exchangeable collet, characterized in that

a) the collet ( 4 ) is accommodated radially resiliently in a membrane clamping sleeve ( 3 ),
b) on the membrane clamping sleeve ( 3 ), a clamping nut ( 12 ) is fastened, on which one end of a spring assembly ( 11 ) rests, and with which the spring assembly ( 11 ) can be pretensioned,
c) the diaphragm clamping sleeve ( 3 ) is surrounded by a piston ( 9 ) on which the other end of the spring assembly ( 11 ) is supported,
d) the piston ( 9 ) can be actuated via a pressure medium in the axial direction and is operatively connected to the collet ( 4 ) via a union nut ( 10 ),
e) the piston ( 9 ) and the membrane clamping sleeve ( 3 ) are arranged within a cylinder ( 5 ), via which the pressure medium can be supplied.