DE7724814U1 - Doppeltwirkende Spannvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine doppeltwirkende Spannvorrichtung, insbesondere zum Festspannen von Werkzeugen, Werkstücken oder Vorrichtungen an Werkzeugmaschinen, mit einer ein Außengewinde aufweisenden Hohlspindel, deren beiden Enden nach innen vorspringende Ringbunde vorgesehen sind, die de nach Spünnrichtung abwechselnd zur axialen Abstützung einer der beiden unter Hochdruckspannung axial zueinander beweglichen Teilen eines konzentrisch in der Hohlspindel angeordneten Kraftverstärkers dienen, während sich in der ersten Spannrichtuji g das andere Kraftverstärkerteil an einem in die Hohlspindel hineinragenden Lagerzapfen abstützt, der in einem Festlager einer die Spannvorrichtung tragenden Halterung aufnehmbar ist, und in der zweiten Spannrichtung sich das andere Kraftverstärkerteil über Zwischenglieder an der Halterung abstützt, wobei der Abstand der Bingbunde größer ist als der größte Abstand, der an diesen abwechselnd anliegenden Stützflächen der Kraftverstärkerteile.

Bei einer doppelt wirkenden Spannvorrichtung dieser Art (vergleiche DT-PS 2 235 81o) stützt sich in der zweiten Epannrichtung das andere Kraftverstärkerteil mit einer senkrecht zur Achsrichtung verlaufenden Abstützf&che unter Zwischenschaltung einer Abstützscheibe an einem Gleitlager der Halterung ab. Dieses Gleitlager bildet gleichzeitig ein zweites Festlager für das Kraftverstärkerteil in der zweiten ßpannrichtung. Diese bekannte , doppeltwirkende Spannvorrichtung benötigt also an beiden Enden der Eohlspindel je ein stabiles Festlager, welches geeignet ist, die ganz erheblichen Spannkräfte, die 15 to und mehr betragen können, aufzunehmen. Durch diese erheblichen Spannkräfte ist der parallel zu der Hohlspindel verlaufende Teil der Halterung, die zum Beispiel eine Planscheibe sein kann, einer erheblichen Biegebelastung unterworfen. Des weiteren besteht bei dieser bekannten doppeltwirkenden Spannvorrichtung der Kraftverstärker aus zwei begrenzt gegeneinander verdrehbaren und

axial verschiebbaren Teilen. Zwischen beiden Teilen ist exzentrisch ein Druckhebel gelagert, der in Bezug auf die Gehäuseachse in ungespanntem Zustand eine Schräglage'und im ßpannungszustand eine zur Gehäuseachse parallele Strecklage einnimmt» Um einen erhöhten Spanndruck auszuüben, müssen die beiden Teile des Kraftverstärkers gegeneinander verdreht werden, wobei sich das zu drehende Kraftverstärkerteil entweder an der Abstützscheibe oder an dem Ringbund der Hohl-•pindel abstützt;. Wegen der hohen Spannkräfte entsteht »wischen den gegeneinander zu verdrehenden Flächen eine ganz erhebliche Reibung. Diese Reibung wird noch dadurch verstärkt, daß der Druckhebel exzentrisch wirkt und das Kraftverstärkerteil einseitig belastet. Man hat nun versucht, die Reibung durch Axialwälzlager zu verringern. Diese Axialwälzlager eind jedoch, da die Kraftübertragung wegen der Exzentrizität des Druckhebels auf wenigen Wälzkörpern stattfindet, einer eehr hohen Lagerbelastung unterworfen. Es müssen deshalb Wälzlager mit entsprechend großem Durchmesser verwendet werden, was die Bauabmessungen der bekannten Spannvorrichtung auch in radialer Richtung vergrößert. Im übrigen muß sie wegen des extentrischen Aligriffes des Druckhebels auf die Hohlspindel entsprechend starkwandig ausgebildet sein, da sie einer Biegebeanspruchung unterworfen ist.

Per Erfinder legt nun die Aufgabe zugrunde, eine doppeltwirkende Spannvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, *u deren Aufnahme in der Halterung nur ein 3?estlager erforderlich ist, so daß die Halterung einfacher in ihrem Aufbau ist, weniger auf Biegung beansprucht wird und die Spannvorrichtung insgesamt kleinere Bauabmessungen aufweist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das innerhalb der Hohlspindel liegende Ende des Gewindezapf ens mit einer die beiden Kraftverstärker teile umschließenden, zur Hohlspindel konzentrischen, in dieser axial verschiebbaren Hülse verbunden ist, die an ihrem mit dem Lagerzapfen ver-

bundenen Ende mehrere Durchbrechungen aufweist, in welchen Stützkörper axial verschiebbar sind, die sich in der Zweiten Epannrichtung an dem Ringbund der Hohlspindel abstützen und an denen das eine Kraftverstärkerteil anliegt, daß das dem Lagerzapfen abgewandte Ende der Hülse mit einem radial nach innen ragenden Ringbund zur Abstützung des anderen Kraftve^stärkerteiis in der zweiter: Spannrichtung versehen ist und daß das aus der Hohlspindel herausragende freie Ende des Lagerzapfens eine Haltevorrichtung aufweist, mit der der Lagerzapfen gegen Verschiebung in beiden Achsrichtungen in einem einzigen Festlager der Halterung festlegbar ist.

Die Erfindung geht also von dem Gedanken aus, die in beiden Spannrichtungen von dem Kraftverstärker ausgehenden, entgegengesetzt gerichteten Reaktionskräfte über den gleichen Lagerzapfen auf ein und dasselbe Festlager^bertragen. Auf diese Weise benötigt man nur ein Festlager, welches stabil genug ausgebildet ist, um die hohen Spannkräfte aufzunehmen. Das zweite zur Lagerung der Hohlspindel in der Halterung erforderliche.Lager kann dann als loses Lager ausgebildet sein, das heißt, als Lager,welches keine axialen Kräfte aufzunehmen hat. Dieses Lager ist dann in der Ausgestaltung wesentlich einfacher. Insbesondere wird aber die die Spannspindel aufnehmende Halterung einfacher in ihrem Aufbau, wenn die in beiden Spannrichtungen auftretendenSpannkräfte nur von einem einzigen Festlager aufgenommen werden. Die Halterung ist nämlich dann weit weniger auf Biegung beansprucht. Da außerdem das Loslager keine Axialkräfte aufzunehmen hat, kann es wesentlich kleiner ausgebildet werden, wodurch die axiale Baulänge verkleinert wird.

Eine weitere Verkleinerung der axialen Baulänge aber auch der radialen Baugröße kann noch dadurch erreicht werden, daß der Kraftverstärker ein mechanischer Kniehebelkraftverstärker oder ein hydraulischer Kraftverstärker mit einem axial verschiebbaren Primärglied ist. "Riη derartiger

mechanischer Kniehebelkraftverstärker mit einem axial verschiebbaren Primärglied, der zur Verwendung in Kombination mit der erfindungsgemäßen doppeltwirkenden Spannvorrichtrung besonders geeignet istj ist in der IXD-PS 2? 08 beschrieben. Zur Erzeugung einer Hochdx'uckspannung wird bei diesem Kraftverstärker das Primärglied axial in den "Kraftverstärker hinein verschoben, wobei die Hochdruckspannung ausübenden beiden äußeren Kraftverstärkerteile axial auseinander bewegt werden, ohne daß sie sich gegeneinander verdrehen. Infolgedessen kann gegenüber der eingangs fcrwähn-fcen vorbekannten doppeltwirkenden Spannvorrichtung ein "Wälzlager entfallen. Außerdem verläuft bei einem mechanischen Kniehebelkraftverstärker der genannten Art die Druckkraft exakt in Axialricirfeung, wodurch Biegemomente von der Hohlspindel ferngehalten werden und diese infolgedessen eine geringere Wandstärke aufweisen kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen dargestellt.

Die Erfindung ist anhand von den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher erläutert.

Es zeigt:

3?ig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel im Längsschnitt in einer ersten Spannrichtung

Pig* 2 ein Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 Pig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel im Längsschnitt in der zweiten Spannrichtung

Pig. 4 eine Teilansicht in Eichtuag IV der Pig. 5

In Pigur Ί und 2 ist die Erfindung anhand eines sogenannten "Klauenkastens" erläutert. Derartige KLauenkästen werden bei Großdrehmaschinen mit mehreren Schrauben auf der Planscheibe

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befestigt und dienen zum Aufspannen der Werkstücke. Der Klemmkasten besteht im wesentlichen aus einer auf die Planscheibe aufzuschraubenden Halterung 1 mit einer Führung 2, in weicher die Spannklaue 3 verschiebbar geführt ist. Die Spannklaue 3 weist ein Gewindesegment 4-auf, welches in das Außengewinde einer Hohlspindel 5 eingreift. In diese Hohlspindel 5 ist eine hohle Antriebswelle 6 mittels eines Gewindes 7 eingeschraubt und über dem radialen Fixierstift 8 fixiert. Auf diese j Weise ist die Antriebswelle 6 fest mit der Hohlspindel 5 verbunden. Die Antriebswelle 6 weist an ihrem inneren Ende einen Ringbund 9 auf, dessen Funktion v/eiter unten j noch erläutert wird. Da die Antriebswelle 6 mit der Hohlspindel 5 fest verschraubt ist, bildet der Ringbund praktisch einen Teil der Hohlspindel 5· An ihrem anderen Ende weist die Hohlspindel 5 einen weiteren Ringbund auf. IiLt diesem Ringbund 1o ist die Hohlspindel 5 auf einem Lagerzapfen 11 axial verschiebbar gelagert» Der Lagerzapfen 11 weist seinerseits eine sich senkrecht zur Achse erstreckende Stützfläche 12 und einen im Durchmesser verjüngenden Teil 11a auf, mit welchem er in einem Auge 13 der Halterung 1 drehbar gelagert ist. Die Stützfläche 12 stützt sich an einer Seite des Auges 13 ab, während sich die auf dem Gewindezapfen 11b des Lagerzapfens 11 aufgeschraubte Mutter 14 mit einer Stützfläche 15 an der anderen Srite des Auges 13 abstützt. Auf diese Weise ist der Lagerzapfen 11 in beiden Achsrichtungen gegen Verschiebung gesichert und abgestützt.

Das innerhalb der Hohlspindel liegende Ende des Lagerzapfens 11 ist mit einer zur Hohlspindel 5 konzentrischen und in dieser axial verschiebbaren Hülse 16 verbunden, wobei die Hülse 1G und der Lagerzapfen 11 zweckmäßig aus einem Teil besteht. Die Hülse 16 umschließt einen Kniehebelkraftverstärker 17, wie er beispielsweise in der DT-PS 23 08 näher beschrieben ist. Dieser Kniehebelkraftverstärlcer

weist ein axial verschiebbares Primärglied 18 auf, welches auf die Kniehebel 19 einwirkt. Hierdurch werden die Kraftverstärkerteile 2o und 21 bei Exafteinwirkung auf das Primärglied axial auseinander bewegt.

Die Hülse 16 weist an ihrem mit dem Lagerzapfen 11 verbundenen Ende mehrere Durchbrechungen 22 auf. Es handelt sich hierbei vorteilhaft um mehrere, und wie aus I¹Xg. 2 ersichtlich ist, gleichmäßig am Umfang verteilte axiale Schlitze. Der Lagerzapfen 11, der einen etwas kleineren Durchmesser als die Hülse 16 besitzt weist im Bereich der Durchbrechungen 22 eine entsprechende Anzahl von Ausnehmungen 2.-J auf. In den Durchbrechungen 22 und den Ausnehmungen 23 sind Stützkörper 24- mit im wesentlichen quaderfö'rmiger Gestalt axial verschiebbar geführt. Damit sich diese Stützkörper in den Durchbrechnungen 22 und den Ausnehmungen 23 unbehindert axial verschieben lassen, sind die Durchbrechungen 22 und die Schlitze 23 entsprechend lang ausgebildet. Die Ausdehnung der Stützkörper 24- in radialer Richtung ist so groß, daß ihre eine Fläche 24- a mit dem Ringbund 1o der Hohlspindel 5 und- ihrer anderen Endfläche 24b mit der Stützfläche 21a des Kraftver^tärkerteiles 21 zusammendrücken kann.

Das dem Lagerzapfen 11 abgewandte Ende der Hülse 16 ist mit einem radial nach innen ragenden Ringbund 25 versehen, der aus Montagegründen als in das Ende der Hülse eingeschraubter Schraubring ausgebildet ist. Dieser Schraubring umgibt den Ringbund 9 der Antriebswelle 11. Dessen Länge ist etwas größer als die axiale Länge des Schraubringes 25-Die Antriebswelle 6 ist ihrerseits mit einem verjüngten Teil 6a in einem weiteren Auge 26 der Halterung eindrehbar und axial verschiebbar gelagert. Das Au₁^c 26 bildet nur ein loses Lager und braucht keinerlei Axialkräfte aufzunehmen.

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Das freie Ende der Antriebswelle 6 ist mit einem Sechskant 27 versehen.

Die Antriebswelle 6 weist ferner ein Innengewinde 28 für eine Antriebsspindel 29 auf, die mit einem entsprechenden Außengewinde 3o versehen ist. Das innere Ende 29a der Antriebsspindel wirkt mit dem Primärglied 18 des Kraftverstärkers 1? zusammen. Die Antriebs spindel 29 ist ferner mit einer Hülse 31 verbunden, die einen Innensechskant 32 aufweist.

Soll ein Werkstück W1 in der Spannrichtung S1 gespannt werden, so wird die Antriebsspindel 6 mittels eines am Außensechskant 27 angesetzten Schlüssels gedreht und nimmt hierbei die mit ihr fest verbundene Hohlwelle 5 mit. Die Spannklaue wird gegen das festzuspannende Werkstück W1 verschoben, bis eine gewisse Vorspannung erreiht ist. Hierbei legt sich der Ringbund 9 gegen die Stützfläche 2oa des einen Kraftverstärkerteils an. Um nun die gewünschte Hochdruckspannung zu erreichen, wird die Antriebsspindel 29 mittels eines in den Innensechskant 32 eingesäzten Schlüssels gedreht. Das ianere Ende 29a drückt auf das Primärglied 18 und verschiebt dieses in Richtung A. Hierdurch werden die Kraftverstärkerteile 2o und 21 axial auseinander bewegt. Das Kraftverstärkerteil 2o drückt in Eßilrichtung auf den Ringbund 25, der seinerseits über die Hohlspindel 5 "und die Spannklaue die Spannkraft auf das Werkstück W1 überträgt. Das andere Kraftverstärkerteil 21 drückt in Pfeilrichtung auf den Lagerzapfen 11 und letzterer überträgt die Kraft über die Stützfläche 12 auf das Auge Ί3 der Halterung ein. Während der Hochdruckspannung brauchen keinerlei unter hoher Belastung stehende Teile gegeneinander verdreht zu werden. Sämtliche Spannkräfte werden in der Spannrichtung S1 über den Lagerzapfen 11 auf die Halterung übertragen. Zum Lösen des Werkstückes wird zunächst durch Drehung der Antriebs-

spindel in umgekehrter Richtung die Hochdruckspannung weg- | genommen und anschließend durch Drehung der Antriebswelle in entgegengesetzter Richtung die npannklaue 3 wieder vom Werkstück W1 entfernt.

In den Figuren 3 und 4 ist als Halterung 1' eine Planscheibe dargestellt. Das Pestlager 13 ist bei dieser Planscheibe möglichst nahe dem Zentrum angeordnet. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die gleiche doppeltwirkende Spannvorrichtung verwendet, so daß auch die gleichen Bezugszeichen benutzt worden sin d. Anhand der Pig. 3 "^cL 4 soll lediglich die Wirkungsweise der Spannvorrichtung in der anderen Spannrichtung erläutert werden.

Sollte das Werkstück W2 in entgegensetzter Spannrichtung S2 gespannt werden, so wird die Spannklaue 3 durch Drehung der Antriebsspindel 6 und der Hohlspindel 5 mit einer gewissen Vorspannung zur Anlage an dem Werkstück W2 gebracht. Dabei legt sich der Ringbund 1o der Hohlspindel gegen die Endfläche 24a der Stützkörper 24 an^Ietztere kommen mit ihrer anderen Endfläche 24b an der Stützfläche 21a des Kraftverstärkerteiles 21 zur Anlage. Das andere Kraftverstärkerteil 2o stützt sich jetzt an dem durch den Schraubring 25 gebildeten Ringbund der Hülse 16 ab. Wird nun zur Erzeugung der Hochdruckspannung die Antriebsspindel 29 gedreht und das Primärglied wieder in Richtung A verschoben, so wirkt das Kraftverstärkerteil 21 über die Stütskörper 24 in Pfeilrichtung auf die Hohlspindel 25 ein und letztere drückt die Spannklaue 3 ie. Spannrichtung S2 gegen das Werkstück W2. Das andere Kraftverstärkerteil 2o drückt in Pfeilrichtung auf den Ringbund 25 und diese Reaktionskraft wird über die Hülse 16 und' den Lagerzapfen 11 auf die Mutter 14 übertragen, die sich mit ihrer Stützfläche 15 ander anderen Seite des Lagerauges in Pfeilrichtung abstützt.

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Vie men aus einem Vergleich der Fig. 1 mit der Fig. 3 erkennen kann, werden die Spannkräfte in beiden Spannrichtungen S1 und S2 jeweils auf das gleiche Festlager 13 der Halterung 1 bzw. 1' übertragen. Auf diese Weise ist das Loslager 26 nur einer sehr gerj jagen Belastung unterworfen, da es keine axialgerichteten Spannkräfte aufzunehmen hat. Die Planscheibe 1' wird durch diese Gestaltung v/es entlich weniger biegebelastet als bei einer Anordnung eines zweiten Festlagers im Bereich des Loslagers 26 am Außenumfang.

Die Erfindung soll nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt sein. So wäre es beispielsweise auch denkbar, anstelle der dargestellten quaderförmigen Stützkörper Stifte mit rundem Querschnitt zu verwenden, die sich in Achsrichtung erstrecken und die in entsprechenden Axialbohrungen eines die Hülse mit dem im Durchmesser kleineren Lagerzapfen verbindenden Flansches verschiebbar gelagert sind. Ferner wäre es möglich an einer auf dem Lagerzapfen verschiebbaren Scheibe radiale Zapfen anzuordnen, da die ähnlich der Stützkörper durch entsprechende Schlitze der Hülse hindurchragen und sich an dem Ringbund der Hohlspindel abstützen. Die Scheibe würde Ihrerseits dann zur Abstützung des einen KraftverStärkerteils dienen.

Claims (6)

1. Ansprüche

   Doppeltwirkende Spannvorrichtung, insbesondere zum Festspannen von Werkzeugen, Werkstücken oder Vorrichtungen an Werkzeugmaschinen, mit einer ein Außengewinde aufweisenden Hohlspindel, an deren beiden Enden nach innen vorspringende Eingbunde vorgesehen sind, die je nach Spannrichtung abwechselnd zur axialen Abstützung eines der beiden unter Hochdruckspannung axial zueinander beweglichen Teilen eines konzentrisch in der Hohlspindel angeordneten Kraftverstärkers dienen, während sich in der ersten Spann^^, richtung das andere Kraftverstärkerteil an einem in die Hohlspindel hineinragenden Lagerzapfen abstützt, der in einem Festlager einer die Spannvorrichtung tragenden Halterung aufnehmbar ist, und in der zweiter Spann^ ^richtung sich das

   andere Kraftverstärkerteil über Zwischengliedran der Halterung abstützt, wobei der Abstand der Ringbunde größer ist als der größte Abstand der an diesen abwechselnd anliegenden Stützflächen der Kraftverstärkerteile, dadurch gekennzeichnet, daß das innerhalb der Hohlspindel (5) liegende Ende

   Ü.Hihi,iM( Ium.ι · .i-.imJii'c h.iml München. Konto UBb 10 B09 ÜI//00100Ü0 Deulbcho Üdnk AG AutjslJufg Kontc 08'34I^ Bl/?2O Ό0Ο·

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   des Lagerzapfens (11) mit einer die "beiden Kraftverstärkerteile (2o, 21) -umschließenden, zur Hohlspindel (5) konzentrischen in dieser axial verschiebbaren Hülse (16) vertranken ist, die an ihrem mit dem Lagerzapfen (11) verbundenen Ende mehrere Durchbrechungen (22) aufweist, in welchen Stützkörper (24) axial verschiebbar sind, die sich in der zweiten Spannrichtung (S2) an dem einen Eingbund (1o) der Hohlspindel (5) abstützen und an denen das eine Kraftverstärkerteil (21) anliegt, daß das dem Lagerzapfen (11) abgewandte Ende der Hülse (16) mit einem radial nach innen ragenden Eingbund (25) zur Abstützung des anderen Kraftverstärkerteiles (2o) in der

   zweiten Spann richtung (S2) versehen Ilz und daß das aus

   der Hohlspindel (5) herausragende freie Ende (11a) des Lagerzapfens (11) eine Haltevorrichtung (12,14,15) aufweist, mit der der Lagerzapfen (11) gegen Verschiebung in beiden Achsrichtungen in einem einzigen Festlager (13) der Halterung (1,1') festlegbar ist.
2. 2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennz eic hn e t, daß das freie Ende (11a) des Lagerzapfens (11) eine erste, sich senkrecht zur Achse erstreckende Stür-zfläche (12) aufweist und mit einem Gewindezapfen (11b) versehen ist, auf dem eine Mutter (14) mit einer zweiten Stützfläche (15) verschraubbar ist und daß die Halterung (1,1') als Pestlager ein Auge (13) aufweist, das zwischen beiden Stützflächen (12, 15) angeordnet ist.
3. 3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 mit einer hohlen Antriebswelle, die drehfest mit einem Ende der Hohlspindel verbunden ist und in der eine Antriebsspindel für den Kraf-fcverstärker angeordnet ist dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Antriebswelle (6) in das eine Ende der Hohlspindelr^-ngeschraubt ist und einen sich, duichden Ringbund (2S) der Hülse konzentrisch erstreckenden, in einer Spann,,,/richtung (S1) als Anlage für

   das eine Kraftverstärkerteil (2o) dienen-den Ringbund (9)
   aufweist, dessen axiale Länge etwas größer ist alis die
   des Hülsenringbundes (25) und daß die Antriebswelle (6)
   in einem Loslager (26) der Halterung (1,1') axial verschiebbar ist.
4. 4. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeich- I

   net, daß der Kraftverstärker ein mechanischer Kniehebel- J

   kraftverstärker (17) oder ein hydraulischer Kraftverstärker f

   mit einem axial verschiebbaren Primärglied (18) ist. f
5. 5. Spannvorrichtung nach Anspruch 3 und 4 dadurch gekenn- p zeichnet, daß die Antriebswelle (6) ein Innengewinde (28) für- i die mit einem entsprechenden Außengewinde (3o) versehene | Antriebsspindel (29) aufweist. I
6. 6. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch g^e kennzeich-S net, daß die Hülse (16) als Durchbrechung mehrerergleich- { mäßig am Umfang verteilte axiale Schlitze (22) aufweist und im ~ Lagerzapfen (11), der einen kleineren Durchmesser als die | Hülse besitzt, eine entsprechende Anzahl von Ausnehmungen (23)
   vorgesehen ist, in denen Stützkörper (24) mit im wesentlichen
   quaderförmiger Gestalt axial verschiebbar geführt sind.