DE4429818C1 - Spindelstock für Holzdrehautomaten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Spindelstock für Holzdreh­ automaten, mit einer Hohlspindel, durch die das zu bearbeitende Langform-Werkstück zuführbar und dessen überragendes freies Ende bearbeitbar ist, wobei die Hohl­ spindel am dem Bearbeitungswerkzeug zugewandten Ende eine Spannvorrichtung für das Werkstück aufweist.

Derartige Spindelstöcke sind im Stand der Technik bekannt. Als Spannvorrichtung für das Werkstück wird häufig eine Konusspannzange eingesetzt, die aber nur geringe Spann­ toleranzen von 2 mm oder weniger aufweist, so daß je nach Werkstückabmessung unterschiedliche Konusspannzangen eingesetzt werden müssen. Dies bedeutet neben einem entsprechenden Zeitverlust (Umrüstzeiten) auch eine hohe finanzielle Investition, da eine entsprechende Anzahl von Konusspannzangen vorgehalten werden muß.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Spindelstock gattungsgemäßer Art zu schaffen, der die Bearbeitung von Werkstücken erheblicher Durchmesserunterschiede mit ein und derselben Spannvorrichtung ermöglicht, der kurze Taktzeiten zum Lösen und Spannen des Werkstückes benötigt und der auch geeignet ist, Werkstücke mit unterschiedlichen Querschnittsformen, also nicht nur runde Querschnitte, sondern auch ovale oder polygonale Querschnitte zu spannen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die Spannvorrichtung aus einem Spannfutter besteht, welches auf der Hohlspindel begrenzt und die Spindelachse drehbar und maschinell antreibbar angeordnet ist, wobei das Spann­ futter durch maschinelle Drehung in die Schließlage überführbar ist und in Schließlage die Hohlspindel von dem drehenden Spannfutter in gleichlaufende Drehung versetzbar ist, und wobei das Spannfutter durch gegensinnige Drehung oder durch Verminderung der Umlauf­ geschwindigkeit des Spannfutters relativ zur Umlaufge­ schwindigkeit der Hohlspindel in die Öffnungsstellung überführbar ist, in der das Werkstück freigegeben ist.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß die Hohlspindel mit einem eigenen maschinellen Antrieb antreibbar ist und die Öffnung des Spannfutters durch eine Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit der Hohlspindel gegenüber der Umlaufgeschwindigkeit des Spannfutters oder durch eine Verminderung der Umlaufgeschwindigkeit des Spannfutters gegenüber der Umlaufgeschwindigkeit der Hohlspindel erfolgt.

Weiterhin ist bevorzugt, daß das Spannfutter mehrere, gleichmäßig auf den Umfang verteilt angeordnete Spannbacken aufweist, die durch die freien Enden von Gelenkhebeln gebildet sind, die jeweils um eine zur Spindelachse parallele Achse schwenkbar sind, die durch jeweils einen an der Stirnseite der Hohlspindel fixierten Lagerbolzen gebildet ist, wobei das andere Ende jedes Gelenkhebels über den Lagerbolzen nach radial außen vorragend verlängert ist und in einer Schrägführung des Spannfutters geführt ist, so daß bei Drehung des Spann­ futters voreilend zur Drehung der Hohlspindel die Spann­ backen in Schließlage und bei gegensinniger Drehung oder Relativbewegung nacheilend zur Drehung der Hohlspindel die Spannbacken in Offenstellung gezwungen sind.

Eine bevorzugte Weiterbildung wird darin gesehen, daß auf der Hohlspindel eine mit einem Treibriemenantrieb in Eingriff stehende Riemenscheibe als eigener Hohl­ spindelantrieb und auf dem Spannfutter eine mit einem weiteren Treibriemenantrieb in Eingriff stehende Riemenscheibe als Antrieb des Spannfutters vorgesehen ist.

Auch ist bevorzugt, daß auf der Hohlspindel und am Spannfutter Drehbegrenzungsanschläge angeordnet sind, mittels derer die Öffnungs- und/oder Schließbewegung des Spannfutters begrenzt ist.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung ist es möglich, mit ein und demselben Spannfutter Werkstücke unterschiedlicher Durchmesser zu spannen, beispielsweise von Durchmessern von 2 mm oder weniger bis zu Maximal- Durchmessern, die dem Durchlaßquerschnitt des Spindel­ stockes entsprechen. Das Lösen und Spannen eines Werk­ stückes ist in äußerst kurzen Taktzeiten von wenigen Sekunden möglich, wobei insbesondere bei einer positiven oder negativen Relativbeschleunigung des Spannfutters relativ zur umlaufenden Hohlspindel eine energie- und zeitsparendes Spannen und Lösen des Werkstückes möglich ist. Auch sind Werkstücke unterschiedlicher Querschnitts­ form mit ein und demselben Spannfutter spannbar.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 Einen Spindelstock für Holzdrehautomaten in Seitenansicht, teilweise geschnitten;

Fig. 2 eine Einzelheit in gleicher Ansicht;

Fig. 3 die Einzelheit gemäß Fig. 2 in Vorderansicht;

Fig. 4 eine Prinzipdarstellung eines Holzdrehautomaten in Vorderansicht;

Fig. 5 bis 7 Einzelheiten in Vorderansicht;

Fig. 8 und 9 die Einzelheiten von Fig. 6 und 7 in Seitenansicht.

In der Zeichnung ist ein Spindelstock 1 für Holzdreh­ automaten mit einer Hohlspindel 2 gezeigt. 3 ist ein die Hohlspindel 2 umgebendes Gehäuse, welches bei 4 mit dem eigentlichen Maschinengehäuse verbindbar ist. Durch den freien Querschnitt der Hohlspindel 2 ist ein zu bearbeitendes Langformwerkstück zuführbar. Die Zuführrichtung ist mit dem Pfeil 5 angegeben. Das gemäß Zeichnungsfigur 1 rechts aus der Hohlspindel 2 heraus­ ragende (in der Zeichnung nicht gezeigt) freie Ende des Werkstückes ist mit einem entsprechenden Bearbeitungs­ werkzeug bearbeitbar.

Zum Spannen des Werkstückes weist die Hohlspindel 2 eine Spannvorrichtung für das Werkstück auf, die nachstehend noch näher beschrieben wird. Die Spannvorrichtung besteht aus einem Spannfutter 6, welches auf der Hohlspindel 2 um die Spindelachse 7 begrenzt drehbar angeordnet ist. Wegen der begrenzten Drehbarkeit des Spannfutters 6 ist es nicht erforderlich, in der Kontaktfläche 8 zwischen Spannfutter 6 und Außenumfang der Hohlspindel 2 ein Lager anzuordnen. Die Hohlspindel 2 ist allerdings im Gehäuse 3 mittels Lagern 9 gelagert.

Das Spannfutter kann maschinell um die Spindelachse 7 drehend angetrieben werden. Entsprechend der Ausbildung des Spannfutters 6, die später noch beschrieben wird, ist das Spannfutter 6 durch maschinelle Drehung in die Schließlage zu überführen. In der Schließlage, wenn also das Spannfutter das entsprechende Werkstück kraftflüssig einspannt, wird die Hohlspindel 2 von dem maschinell gedrehten Spannfutter 6 in gleichlaufende Drehung mitgenommen. Zum Öffnen des Spannfutters ist es möglich, das Spannfutter 6 in gegensinnige Drehung zu versetzen oder auch nur relativ zur umlaufenden Hohlspindel 2 abzubremsen, so daß durch die Verminderung der Umlaufgeschwindigkeit des Spannfutters 6 relativ zur Umlaufgeschwindigkeit der Hohlspindel 2 die Öffnung des Spannfutters 6 erfolgt und das Werkstück freigegeben ist. Analog kann das Spannfutter dann nach entsprechendem Werkstückvorschub wieder in die Spannlage überführt werden.

Im Ausführungsbeispiel ist die Hohlspindel 2 mit einem eigenen maschinellen Antrieb antreibbar. Die Öffnung des Spannfutters 6 kann durch eine Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit der Hohlspindel 2 relativ zur Umlaufgeschwindigkeit des Spannfutters 6 erfolgen oder aber auch durch eine Verminderung der Umlaufgeschwindigkeit des Spannfutters 6 relativ zur Umlaufgeschwindigkeit der Hohlspindel 2.

Wie insbesondere aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, weist das Spannfutter 6 mehrere, gleichmäßig auf den Umfang verteilt angeordnete Spannbacken 10 auf, die durch die freien Enden von Gelenkhebeln gebildet sind. Diese sind jeweils um eine zur Spindelachse 7 parallele Achse schwenkbar, die durch jeweils einen an der Stirnseite der Hohlspindel fixierten Lagerbolzen 12 gebildet sind. Das andere Ende eines jeden Gelenkhebels, welches über den Lagerbolzen 12 hinaus verlängert ist, ragt relativ nach außen vor und ist in einer Schrägführung 13 des Spannfutters 6 geführt, so daß bei Drehung des Spannfutters 6 voreilend zur Spindel 2 entsprechend dem Pfeil 14 die Spannbacken 10 in die Schließlage und bei gegensinniger Drehung in Richtung des Pfeiles 15 oder Relativbewegungen nacheilend zur Drehung der Hohlspindel 2 die Spannbacken 10 in die Offenstellung gezwungen sind.

Das freie Ende 16 eines jeden Gelenkhebels ist mit einer Rolle 17 ausgestattet, die um eine zur Hohlspindelachse 7 parallele Achse 11 drehbar ist, so daß die Verstellung innerhalb der Führung 13 leichtgängig erfolgt.

Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich, ist auf der Hohlspindel 2 am der Spannbacke abgewandten Ende eine Riemenscheibe 18 befestigt, die über einen Treibriemen­ antrieb 19 mit Antriebsmotor 20 drehbar ist, um die Hohlspindel 2 in Drehung zu versetzen. Auf dem Spann­ futter 6 ist am den Spannbacken abgewandten Ende des Spannfutters 6 eine weitere Riemenscheibe 21 angeordnet und mit dem Spannfutter 6 fest verbunden, die über einen Treibrieben 22 und Antriebsmotor 23 betreibbar ist, um das Spannfutter 6 relativ zur Spindel 2 zu verdrehen. Zusätzlich kann als Drehbrenzungsanschlag auf der Hohlspindel 2 ein Ringsegment 24 mittels Schrauben 25 befestigt sein, während an dem Spannfutter 6 in der Zeichnungsfigur 1 rückwärtig ein weiteres Kreisringsegement 26 mittels Schrauben 27 befestigt ist.

Zwischen beiden in einem niveauangeordneten Ringsegmenten 24 und 26 verbleibt ein Spalt 28, durch den der Öffnungs­ grad des Spannfutters bestimmt ist. Die Benutzung des Spindelstockes kann vorzugsweise wie folgt erfolgen.

In Einführrichtung 5 wird durch die Hohlspindel 2 ein entsprechendes Werkstück eingeschoben, bis es um das geschwünschte Maß gemäß Zeichnungsfigur 1 rechts aus der Hohlspindel 1 herausragt, um für ein Bearbeitungs­ werkzeug zugänglich zu sein. Durch Inbetriebnahme des auf die Riemenscheibe 21 einwirkenden Riementriebes wird die Riemenscheibe 21 und damit das Spannfutter 6, welches sich vorher in der Öffnungslage befunden hat, in die Schließlage überführt (entspricht Drehrichtung 14 in Fig. 3). Sobald die Spannbacken 10 am Werkstück angreifen und das Spannringsegment 26 in Drehrichtung an dem entsprechenden Spannringsegment 24 der Hohlspindel 2 anliegt, wird die Hohlspindel ebenso wie schon zuvor das Werkstück in gleichsinnige Drehung versetzt, alles bewirkt durch den Antrieb der Riemenscheibe 21 des Spannfutters.

Nach Bearbeitung des Werkstückes wird das Spannfutter gelöst, indem beispielsweise der Antrieb in Betrieb gesetzt wird, der auf die Riemenscheibe 18 der Hohl­ spindel einwirkt. Hierdurch kann die Hohlspindel gegenüber der Drehbewegung des Spannfutters 6 beschleunigt werden, so daß sich die Spannbacken 10 des Spannfutters 6 öffnen (entspricht analog dem Bewegungsfall 15 in Fig. 3). Dabei bewegt sich auch das Spannringsegment 24 relativ zum Spannringsegement 26 in seine andere mögliche Extremlage, woraufhin das Spannfutter der Drehbewegung der Hohlspindel 2 folgend synchron bewegt wird. Zum erneuten Spannen des Werkstückes, nachdem dieses um ein gewisses Maß vorgeschoben worden ist, wird entweder der Antrieb der Riemenscheibe 18 verlangsamt, so daß der Antrieb der Riemenscheibe 21 das bestimmende Element für die Drehbewegung des Spannfutter 6 ist, so daß dieses wiederum schließt, wie oben beschrieben. Anstelle einer Beschleunigung der Hohlspindel 2 ist es auch möglich, den Antrieb der auf die Riemenscheibe 21 des Spannfutter 6 wirkt, zu verlangsamen, wodurch im Prinzip das gleiche Ergebnis erreicht wird. Auch eine reversierende Betriebsweise des Antriebes, der auf die Riemenscheibe 21 wirkt ist möglich, jedoch treten dann hohe Brems- und Beschleunigungskräfte auf, die zeitbestimmend und damit negativ sind und zudem einen hohen Energieaufwand beim Abbremsen und Beschleunigen bewirken. Zusätzlich wird hierdurch der Verschleiß erhöht.

Bevorzugt ist eine Betriebsweise, bei der der Antrieb des Spannfutters konstant umläuft, wobei die Umlauf­ bewegung der Spindel 2 zum Zwecke des Spannens vermindert bzw. zum Zwecke des Lösens erhöht wird.

In Fig. 1 ist das Spannfutter 6 nur schematisch gezeigt. Die konkrete Ausbildung eines Spannfutters ist in Fig. 2 verdeutlicht. Dabei greifen die Spannbacken 10 gegebenenfalls in Ausschnitte des Spindelhohlraumes ein, um eine größere Auflagefläche am Werkstück zu erreichen.

Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.

Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Claims (5)

1. Spindelstock für Holzdrehautomaten, mit einer Hohl­ spindel, durch die das zu bearbeitende Langform-Werk­ stück zuführbar und dessen überragendes freies Ende bearbeitbar ist, wobei die Hohlspindel am dem Bearbeitungswerkzeugen zugewandten Ende eine Spann­ vorrichtung für das Werkstück aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spannvorrichtung aus einem Spann­ futter (6) besteht, welches auf der Hohlspindel (2) begrenzt um die Spindelachse (7) drehbar und maschinell antreibbar angeordnet ist, wobei das Spannfutter (6) durch maschinelle Drehung in die Schließlage überführ­ bar ist und in Schließlage die Hohlspindel (2) von dem drehenden Spannfutter (6) in gleichlaufende Drehung versetzbar ist, und wobei das Spannfutter (6) durch gegensinnige Drehung oder durch Verminderung der Um­ laufgeschwindigkeit des Spannfutters (6) relativ zur Umlaufgeschwindigkeit der Hohlspindel (2) in die Öffnungsstellung überführbar ist, in der das Werkstück freigegeben ist.

2. Spindelstock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlspindel (2) mit einem eigenen maschinellen Antrieb (18, 19, 20) antreibbar ist und die Öffnung des Spannfutters (6) durch eine Erhöhung der Umlauf­ geschwindigkeit der Hohlspindel (2) gegenüber der Umlaufgeschwindigkeit des Spannfutters (6) oder durch eine Verminderung der Umlaufgeschwindigkeit des Spann­ futters (6) gegenüber der Umlaufgeschwindigkeit der Hohlspindel (2) erfolgt.

3. Spindelstock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Spannfutter (6) mehrere, gleichmäßig auf den Umfang verteilt angeordnete Spannbacken (10) aufweist, die durch die freien Enden von Gelenkhebeln gebildet sind, die jeweils um eine zur Spindelachse (7) parallele Achse schwenkbar sind, die durch jeweils einen an der Stirnseite der Hohlspindel (2) fixierten Lagerbolzen (12) gebildet ist, wobei das andere Ende jedes Gelenkhebels über den Lagerbolzen (12) nach radial außen vorragend verlängert ist und in einer Schrägführung (13) des Spannfutters (6) geführt ist, so daß bei Drehung des Spannfutters (6) voreilend zur Drehung der Hohlspindel (2) die Spannbacken (10) in Schließlage und bei gegensinniger Drehung oder Relativbewegung nacheilend zur Drehung der Hohlspindel (2) die Spannbacken (10) in Offenstellung gezwungen sind.

4. Spindelstock nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Hohlspindel (2) eine mit einem Treibriemenantrieb in Eingriff stehende Riemen­ scheibe (18) als eigener Hohlspindelantrieb und auf dem Spannfutter (6) eine mit einem weiteren Treib­ riemenantrieb in Eingriff stehende Riemenscheibe (21) als Antrieb des Spannfutters (6) vorgesehen ist.

5. Spindelstock nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Hohlspindel (2) und am Spannfutter (6) Drehbegrenzungsanschläge (24, 26) angeordnet sind, mittels derer die Öffnungs- und/oder Schließbewegung des Spannfutters (6) begrenzt ist.