DE6600264U - Kraftbetaetigter schraubstock, insbesondere wellenschraubstock, zum spannen und unterstuetsen langer werkstuecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen kraftbetätigten Schraubstock, insbesondere Wellenschraubstock, zum Spannen und Unterstützen langer Werkstücke, beispielsweise Wellen, während deren Bearbeitung auf Werkzeugmaschinen, beispielsweise Fräsmaschinen.

Wellen werden üblicherweise zur Bearbeitung zwischen den Spitzen oder zwischen Futter und Spitze einer Werkzeugmaschine aufgenommen. Infolge des erforderlichen Spanndrucks und insbesondere infolge des Arbeitsdrucks des angreifenden Werkzeuges entsteht die Gefahr, dass das Werkstück sich durchbiegt oder zu schwingen beginnt. Um diese Gefahr weitgehend zu mindern, werden lange Wellen im allgemeinen abgestützt.

Zu diesem Zweck werden seit langem Lünetten verwendet. Beim Einstellen der Lünette auf den Wellendurchmesser entsteht jedoch bekanntlich die Gefahr des Verspannens der Welle. Außerdem kann die Lünette das Werkstück stets nur neben dem angreifenden Werkzeug abstützen und nicht unter dem Werkzeug.

Werkstücke, die während der Bearbeitung selbst keine Bewegung ausführen, beispielsweise Wellen, in die auf einer Fräsmaschine Nuten eingefräst werden, nimmt man bekanntlich in sogenannten Wellenschraubstöcken auf.

Bei langen Wellen, in welche mehrere Nuten auf dem Umfang verteilt eingearbeitet werden müssen, ist das jedoch mit den bekannten Wellenschraubstöcken nur mit erheblichem Aufwand

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Ständer 2 Zylinder 3 Kolben 4 Spannbackenaufnahme 5 Spannbacke 6 Gewindespindel mit Rechts- und Linksgewinde 7 Mutter 8 Kolbenstange am Kolben 3 9 Befestigungsschraube 10 Befestigungsschraube 11 Ständerfuß 12 Bett 13 Zylinder 14 Kolben 15 Kolbenstange am Kolben 14 16 Zylinder 17 Kolben 18 Kolbenstange am Kolben 17 19 Druckleiste 20 Druckfeder 21 bis 27 Zuleitungen für Druckmedium 28 Hauptzuleitung für Druckmedium 29 " " " 30 Doppelrückschlagventil 31 Klemmring 32 Werkstück 33 Endschalter 34 Zylinderteilraum 35 " 36 " 37 " und durch manuelle Bedienung möglich. Um eine rationelle automatische Fertigung zu ermöglichen, ist es erforderlich, diese Wellen zwischen Spitzen oder Futter und Spitze aufzunehmen.

Wegen ihres Schlankheitsgrades ist es notwendig, die so aufgenommenen Wellen dort zu unterstützen, wo der Arbeitsdruck des Werkzeuges das Werkstück belastet.

Zu diesem Zweck wurde bereits eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der unter Federwirkung stehende Spannbacken die Welle an der Bearbeitungsstelle teilweise umfassen. Diese Spannbacken werden durch Verspannen in Richtung der Werkstücklängsachse in ihrer Stellung arretiert und unterstützen so aufgrund ihres Profils die Welle. Ein Verspannen der Welle kann nicht eintreten. Es ist jedoch die Gefahr vorhanden, dass die Welle gar nicht abgestützt wird, weil es von der Justierung der Vorrichtung abhängt, ob die Spannbacken die Welle so erfassen können, dass sich diese auf ihnen abstützen kann. Ist die Vorrichtung nicht so auf der Maschine justiert, dass der sich zwischen den Spannbacken ergebende Flächenmittelpunkt auf der zwischen den Spitzen gedachten Linie, der Zentrierung des Werkstückes, liegt, sondern, von einem senkrecht angreifenden Werkzeug aus gesehen, unterhalb derselben, dann liegen die Spannbacken nur auf dem Umfang der oberen Hälfte der Welle auf und geben von unten keine Unterstützung. Die Welle ist dann nicht gegen Durchbiegen gesichert. Wesentlich für diese vorgeschlagene Vorrichtung ist auch, dass sie das Werkstück nicht verdrehungssicher spannen kann.

Bereits vorgeschlagen wurde auch eine kraftbetätigte Werkstückspanneinrichtung in der Art eines Wellenschraubstocks, bei welcher die eine Spannbacke in Abhängigkeit von einer Steuereinrichtung bewegt wird, welche so justiert ist, dass das zu spannende Werkstück stets mit seiner Mittellinie in einer vorbestimmten relativen Lage zu einem Bezugspunkt, beispielsweise einer Werkzeugschneide liegt.

Eine derartige Einrichtung ist zum Unterstützen von zwischen Spitzen aufgenommenen Werkstücken ungeeignet, da sie bei geringen Abweichungen des Werkstückes von der Symmetrie, beispielsweise wenn eine noch nicht fertig bearbeitete Welle unrund ist oder aber absichtlich eine zu der Zentrierungslinie unsymmetrische Form hat, das Werkstück verspannen würde.

Zweck der Erfindung ist es, das Verspannen von langen, zentriert aufgenommenen Werkstücken beim Unterstützen zu beseitigen und ein sicheres Fixieren des Werkstücks in der vorgegebenen Zentrierung zu gewährleisten. Dadurch wird die Genauigkeit der Bearbeitung am Werkstück erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die lange Werkstücke, beispielsweise Wellen, an vorbestimmten Stellen sicher unterstützt und spannt, ohne dabei die dem Werkstück durch das Aufnehmen desselben zwischen Spitzen, Futter und Spitze oder dergleichen gegebene Zentrierung zu beeinträchtigen.

Die Vorrichtung soll auch zur Längsachse unsymmetrische Werkstücke in der vorgegebenen Zentrierung unterstützen und spannen können. Sie soll so gestaltet sein, dass sie in den Programmablauf einer Maschine einbezogen werden kann. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Spannbacken eines Schraubstocks jeweils mit einem kraftbetätigten Kolben verbunden sind und durch das auf diesen wirkende Druckmedium bewegt werden.

Die beiden Arbeitszylinder werden gleichzeitig aus einer gemeinsamen Hauptzuteilung gespeist. Die beiden Anschlüsse des Arbeitszylinders sind durch ein zwischengeschaltetes Doppelrückschlagventil funktionell verbunden. Anstelle des Doppelrückschlagventils können ebenso zwei sich gegenseitig beeinflussende steuerbare Rückschlagventile in die Leitungen geschaltet sein.

Wird die Hauptzuleitung mit Druck beaufschlagt, so strömt das Druckmedium vorerst gleichmäßig in jeden der beiden Zylinder und bewegt über den jeweiligen Kolben die mit ihm verbundene Spannbacke bis zu deren Auftreffen auf das Werkstück. Liegt eine der Spannbacken früher an als die andere, dann müsste in der Zuleitung zu ihrem Zylinder der Druck ansteigen. Die Speisung beider Zylinder aus einer Hauptzuleitung bewirkt, dass das Druckmedium jetzt nur noch in den Zylinder strömt, dessen Kolben mit der noch nicht anliegenden Spannbacke verbunden ist. Diese wird nun bis zum Auftreffen auf das Werkstück bewegt. Nachdem beide Spannbacken am Werkstück anliegen, wird durch weiteres Fördern des Druckmediums in die Zylinder der Druck in der Hauptzuleitung erhöht, der ebenso auch durch die Verbindung der beiden Zuleitungen in den Zylindern gleichmäßig ansteigt. Dadurch wirken jetzt die Spannbacken auf das Werkstück jeweils mit der gleichen Kraft und spannen es daher in der vorgegebenen Zentrierung. Diese Lage wird durch das sinnvolle Einschalten des Doppelrückschlagventiles gesichert. Eventuelle von außen gegen die Spannkraft wirkende Kräfte können diese Stellung ebenso wenig beeinflussen, wie die Folgen auftretenden Lecköls.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist jeweils eine Spannbacke mit den zu ihrer Bewegung notwendigen Elementen in einem Block, einer Spanneinheit, vereinigt. Beide Blöcke sind mit einer Gewindespindel, die Rechts- und Linksgewinde trägt, verbunden und durch diese gegenläufig bewegbar. Dadurch kann der Spannbereich grob vorgewählt werden.

Vorteilhaft wird die Gewindespindel durch einen Klemmring in der jeweiligen Stellung gesichert. Die Spannbacken sind auswechselbar gestaltet und so profiliert, dass ein sicheres Fassen des jeweiligen Werkstückes möglich ist.

Erfindungsgemäß ist der Wellenschraubstock weiterhin so ausgebildet, dass der die Spanneinheiten tragende Ständer durch einen kraftbetätigten Kolben quer zu dem zwischen Spitzen oder anders aufgenommenen Werkstück verschiebbar ist. Damit ist es möglich, den Wellenschraubstock in Abhängigkeit von einem Programmablauf an das eingelegte Werkstück heran bzw. von diesem hinweg zu fahren.

Die Stellung des Ständers wird durch einen auf die Ständerführung wirkenden kraftbetätigten Kolben gesichert, indem dieser auf eine Druckleiste in der Ständerführung wirkt und dadurch den Ständer in der Führung klemmt. Die Klemmung wird aufgehoben, indem der Druck im Druckmedium beseitigt wird und eine entgegengesetzt auf den Klemmkolben wirkende Feder diesen von der Druckleiste abhebt.

Durch die Erfindung wurde ein Wellenschraubstock geschaffen, der das Werkstück stets in der vorgegebenen Zentrierung unterstützt und spannt, auch wenn dieses an der Spannstelle unsymmetrisch zur Zentrierung gestaltet ist. Das Werkstück, beispielsweise eine Welle in welche eine Keilnut zu fräsen ist, kann direkt unter dem Werkzeug abgestützt werden, so dass ein Durchbiegen vermieden wird.

Der erfindungsgemäße Wellenschraubstock kann automatisch in Abhängigkeit von einem Programm betätigt werden und ist daher geeignet in programmgesteuerten Maschinen und in aus miteinander verketteten Maschinen bestehenden Maschinenreihen eingesetzt zu werden.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1: einen Schnitt durch den Schraubstock Fig. 2: den Schnitt A-A nach Fig. 1 Fig. 3: ein Hydraulikschema.

In einem Ständer 1 sind die aus Zylinder 2, Kolben 3, Spannbackenaufnahme 4 und Spannbacke 5 bestehenden Spanneinheiten geführt. Durch eine im Ständer 1 gelagerte Rechts- und Linksgewinde tragende Gewindespindel 6 sind die Spanneinheiten längsverschiebbar, indem mit diesen fest verbundene Muttern 7 durch die Gewindespindel 6 bei Drehung derselben bewegt werden. Klemmring 31 sichert die Stellung der Gewindespindel nach der Grobwahl des Spannbereichs. Die Spannbackenaufnahme 4 ist zum Zylinder 2 längsverschiebbar geführt und mit dem Kolben 3 durch eine Kolbenstange 8 und eine Befestigungsschraube 9 fest verbunden.

Durch Befestigungsschrauben 10 sind die Spannbacken 5 lösbar mit der Spannbackenaufnahme 4 verbunden. Der Ständer 1 ist mit seinem Fuß 11 in einem Bett 12 geführt und durch einen im Zylinder 13 gleitenden kraftbetätigten Kolben 14, der mit ihm durch die Kolbenstange 15 verbunden ist, längsverschiebbar. Rechtwinklig zur Längsbewegung des Ständers 1 wirkt ein im Zylinder 16 geführter Kolben 17 mit seiner Kolbenstange 18 auf die Druckleiste 19 und den Ständerfuß 11. Entgegengesetzt zum Druckmedium wirkt auf den Kolben 17 eine Druckfeder 20, die ihn bei Beseitigung des Druckes im Zylinder 16 wieder in seine Ausgangslage zurückführt. Durch die Zuleitungen 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 werden die Zylinder mit Druckmedium versorgt.

Wird durch die Hauptzuleitung 28 Druckmedium gefördert, so strömt dieses über die Rückschlagventile 30 und die Zuleitungen 21 und 24 in die Zylinder 2. Die Kolben 3 bewegen über Kolbenstange 8, Befestigungsschraube 9 und Spannbackenaufnahme 4 die Spannbacken 5 bis zum Auftreffen auf das Werkstück 32. Trifft beispielsweise die in der Zuleitung 21 liegende Spannbacke zuerst auf das Werkstück, dann entsteht in dieser Zuleitung ein Widerstand der größer ist als der in der Zuleitung 24. Das Druckmedium strömt daher so lange nur in die Zuleitung 24 bis die mit ihr verbundene Spannbacke am Werkstück anliegt. Die relative Höhenlage der Spannbacken zu einem Bezugspunkt am Maschinenständer ist dabei innerhalb des Kolbenhubes auf diesen Vorgang ohne Belang. Nach Auftreffen der anderen Spannbacke auf das Werkstück herrscht in beiden Zuleitungen gleicher Druck. Durch weiteres Fördern von Druckmedium steigt dieser gleichmäßig in beiden Zuleitungen. Infolgedessen spannen die Spannbacken das Werkstück in der vorgegebenen Zentrierung.

Nach Beendigung der Bearbeitung des Werkstückes werden die Zylinder 2 über die Zuleitungen 22 und 23 mit Druck beaufschlagt und die Kolben 3 bewegen die Spannbacken 5 über die verbindenden Elemente auseinander. Das Werkstück ist zur Entnahme freigegeben.

Um diese und auch die Zuführung eines neuen Werkstücks auf mechanischem Wege zu ermöglichen, wird der Vorschubkolben 14 über die Zuleitung 26 mit Druck beaufschlagt. Er bewegt über die Kolbenstange 15 den im Bett 12 geführten Ständer 1 in Fig. 1 nach rechts.

Nachdem das Werkstück gewechselt wurde, wird der Vorschubkolben 14 durch Zuleitung 25 beaufschlagt und bewegt über die verbindenden Elemente den Ständer in Fig. 1 nach links.

Die jeweils zurückzulegenden Wege werden durch feste Anschläge und Endschalter 33 begrenzt, die mit der elektrischen Steuerung des Gesamtablaufes zusammenwirken.

Die jeweilige Stellung des Ständers 1, am Werkstück oder von diesem abgerückt, wird durch Beaufschlagung des Klemmkolbens 17, der auf die Druckleiste 19 wirkt, gesichert. Nach Beseitigung des Druckes auf den Klemmkolben 17 wird dieser durch die Druckfeder 20 in seine Ausgangslage zurückgeführt und damit der Ständer 1 für die Bewegung durch den Vorschubkolben 14 freigegeben.

Claims (10)

1. Kraftbetätigter Schraubstock, insbesondere Wellenschraubstock, zum Spannen und Unterstützen langer Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, dass Spannbacken (5) über Kolbenstangen (8) mit in Zylindern (2) gleitenden Kolben (3) vereinigt und die einander wirkungsgleichen Zylinderteilräume (34/37; 35/36) über Zuleitungen (21/24; 22/23) jeweils mit einer gemeinsamen Hauptzuleitung (28; 29) verbunden sind.

2. Kraftbetätigter Schraubstock nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zylinderteilräume (34/35; 36/37) jedes Zylinders (2) untereinander funktionell jeweils durch ein Doppelrückschlagventil (30) verbunden sind.

3. Kraftbetätigter Schraubstock nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zylinderteilräume (34/35; 36/37) jedes Zylinders (2) jeweils durch zwei einander beeinflussende steuerbare Rückschlagventile funktionell miteinander verbunden sind.

4. Kraftbetätigter Schraubstock nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacke (5) mit den sie bewegenden Elementen eine bauliche Einheit, einen Spannblock bildet.

5. Kraftbetätigter Schraubstock nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Spannblöcke im Ständer (1) längsverschiebbar geführt und durch eine im Ständer (1) gelagerte Rechts- und Linksgewinde tragende Gewindespindel (6) über eine mit ihnen verbundene Mutter (7) gegenläufig verschiebbar sind.

6. Kraftbetätigter Schraubstock nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (6) durch einen am Ständer (1) befestigten Klemmring (31) arretierbar ist.

7. Kraftbetätigter Schraubstock nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacken (5) auswechselbar und entsprechend der Form des zu spannenden Werkstücks profiliert sind.

8. Kraftbetätigter Schraubstock nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der die Spannblöcke tragende Ständer (1) mit seinem Fuß (11) in einem Bett (12) längsverschiebbar geführt und durch einen kraftbetätigten Kolben (14) bewegbar ist.

9. Kraftbetätigter Schraubstock nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Ständer (1) im Bett (12) durch einen auf den Ständerfuß (11) über eine Druckleiste (19) wirkenden Klemmkolben (17) feststellbar ist.

10. Kraftbetätigter Schraubstock nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass der im Zylinder (16) gleitende Klemmkolben (17) durch eine auf ihn entgegengesetzt zum Druckmedium wirkende Druckfeder (20) in seine Ruhestellung rückführbar ist.