-
Druckmittelantrieb für die Spanneinrichtung von Werkzeugmaschinen
Es sind bereits Werkstückhalter, beispielsweise auf der Spindel von Werkzeugmaschinen
befestigte Spannfutter, Spannzangen u. dgl., bekannt, die während des Betriebes
betätigt werden können, so daß sich auf diese Weise die Leistung der Maschinen erhöhen
läßt und außerdem die beim Abbremsen und Wiederingangsetzen solcher Maschinen auftretenden
stoßartigen Veränderungen der Antriebskraft vermieden werden.
-
Um das Betätigen des umlaufenden Spannfutters zu ermöglichen, ist
es bekannt, einen sich nicht drehenden, aus Zylinder und Kolben bestehenden Druckmittelantrieb
für das Öffnen und Schließen des Futters zu verwenden, dessen stillstehender Zylinder
über ein das Drehen der Spindel zulassendes Lager mit der Spindel verbunden ist
und dessen in dem Zylinder längs verschieblicher Kolben mit dem in der Spindel längs
verschiebbaren Betätigungsorgan für das Spannfutter ebenfalls über ein Lager verbunden
ist, welches zuläßt, daß dieses Organ sich gleichzeitig mit der Spindel dreht.
-
Diese bekannte Vorrichtung hat jedoch verschiedene Nachteile. Sie
verschließt die Spindelbohrung bzw. den Spindelkanal und macht dadurch die Bearbeitung
des Endes von Stangenmaterial großer Länge, das durch die Spindelbohrung vorgeschoben
wird, unmöglich. Darüber hinaus ist das Lager, durch welches das Betätigungsorgan
für das Spannfutter mit dem Kolb-en verbunden ist, von dem Kolben umschlossen, der
selbst wieder in den Zylinder eingeschlossen ist, so daß das Lager sehr schwer zugänglich
und schlecht zu schmieren ist. Nun ist aber wegen der sehr großen Kraft, die die
Spanneinrichtung ausüben muß und die manchmal
mehrere Tonnen betragen
kann, eine sehr gute Schmierung des Lagers erforderlich, um einen unzulässigen Lagerverschleiß
zu vermeiden.
-
Bei einer Spanneinrichtung gemäß der Erfindung werden diese Nachteile
vermieden.
-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckmittelantrieb für das in
der Spindel eirar Werkzeugmaschine axial verschiebbare Spannorgan eines Spannfutters,
an dessen hinterem Ende ein aus Zylinder und Kolben bestehendes, gegen axiale Bewegung
auf der Spindel und dem Spannorrgan durch Axialdrucklager abgestütztes Aggregat
angreift.
-
Erfindungsgemäß wird der Kolben ringförmig ausgebildet und über ein
nach beiden Seiten wirksames Axiallager feststehend auf der Spindel angeordnet,
während der an dem Spannorgan über ein Axiallager angreifende Zylinder längs verschiebbar
ist.
-
Das im Innern der Spindel gleitbar angeordnete Organ ist vorteilhafterweise
rohrförmig ausgebildet, so daß in Achsrichtung der Spindel ein Kanal frei gehalten
wird; der die Bearbeitung von Stangenmaterial von großer Länge ermöglicht.
-
Der Antrieb für die Spanneinrichtung gemäß der Erfindung kann durch
ein beliebiges flüssiges oder gasförmiges Druckmittel, vorzugsweise jedoch durch
Drucköd, betätigt werden. In diesem Falle wird gemäß einem besonderen Merkmal der
Erfindung die Schmierung derAxi:allager sowohl für den auf der Spindel befindlichenKolben
als auch für den auf dem gleitbaren Organ angeordneten Zylinder durch Austritt von
den Zylinderräumen zugeführtem Drucköd gewährleistet. Durch den auf diese' Weise
bewirkten Ölumlauf läßt sich eine sehr wirksame Schmierung der verschiedenen umlaufenden
Teile der Spanneinrichtung erzielen.
-
Zum besseren Verständnis der Erfindung -soll diese im nachfolgenden
unter Bezugnahme auf die Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiiels näher beschrieben
werden.
-
Abb. i zeigt einen Aufriß in schematischer Darstellung einer mit einer
Spanneinrichtung ge= maß der Erfindung ausgerüsteten Werkzeugmaschine; Abb.2 zeigt
einen senkrechten Längsschnitt durch den Antrieb für eine Spanneinrichtung gemäß
der Erfindung; Abb,, 3 zeigt auf der linken Hälfte eine Teilansicht des Endes des
Antriebs der Spanneinrichtung und auf der rechten Hälfte einen Teilschnitt nach
der Linie III-III der Abb. 2; Abb. 4 zeigt einen Schnitt nach der Linie IV-IV der
Abb. 3 ; Abb. 5 zeigt einen der Abb,2 ähnlichen Teilschnitt mit eineue regelbaren
Ölaustritt für die Schmierung der beweglichen Teile insBetrieb-.
-
Die in Abb. i gezeigte Werkzeugmaschine A ist mit einer Drehspindel
i ausgerüstet, deren eines Ende einen Werkstückhalter oder ein Spannfutter B trägt,
während das andere Ende den den Gegenstand der Erfindung bildenden Antrieb C für
die Betätigung des Spannfutters trägt, Dieser Antrieb wird mit Hilfe der gleichzeitig
bedienbaren Dreiwegehähne V, und V2 durch eine Pumpe P betätigt, die mit einem das
Rücklauföl sammelnden Behälter R in Verbindung steht.
-
Wie in Abb. 2 ersichtlich, ist in der Längsbohrung der Spindel i ein
rohrförmiges, für die Betätigung des Spannfutters bestimmtes Organ 2 gleitbar angeordnet.
-
Die Spindel ist mit einer Schulter i" ausgebildet, gegen die der Innenring
3 eines Kegelrollenlagers 4 angedrückt wird. Die Achsen der Rollen sind mit und
4b geführt, woihren Enden in den Käfigen 4, bei das Ganze auf der Laufbahn des Innenringes
3 durch den Sicherheitsring 5 gehalten wird. Der äußere Laufkörper wird durch den
Teil 6" der kegelstumpfförmiig bearbeiteten Bohrung eines ringförmigen Kolbens 6
gebildet. Zwischen dem Kolben 6 und der Spindel i ist ferner ein zweites dem ersten
gleichartiges, jedoch. -entgegengesetzt gerichtetes Kegelrodlenlager angeordnet.
Der äußere Laufkörper 6b des zweiten Kebhelrollenlagers ist kegelstumpfförmnig aus
der Bohrung des Kolbens 6 mit der gleichen entgegengesetzt gerichteten Neigung wie
der Teil 6" herausgearbeitet. Der Innenring 7 dieses zweiten Kogelrollenlagers wird
mittels einer am Ende der Spindel eingeschraubten Mutter .8 eingeregelt und gesichert,
wobei die Sicherung der Mutter in bekannter Weise durch Festziehen einer Schraube
9 -geschieht, was durch einen senkrecht zur Achse der Mutter eingearbeiteten Schlitz
ermöglicht wird.
-
Diese beiden Kegelrollenlager ermöglichen eine Drehung der Spindel
i gegenüber dem Kolben 6, ohne daß sich diese in axialer Richtung des Kolbens verlagern
kann. -- Das rohrförmige Organ 2, das an seinem Ende mit einem Bund 2a ausgebildet
ist, wird in eine Hülse io eingeschoben, die den Innenring IIa eines Axiallagers
i .i trägt. Bei dem dargestellten Beispiel bestehtdieses Axiallagar aus einem Kugellager
mit tiefen Kugellaufbahnen. Der Innenring I i" dieses Lagers. wird gegen einen.
Bund ioa der Hülse io durch eine außen auf die Hülse aufgeschraubte Mutter 12 angedrückt,
wobei die Mutter nach dem Festziehen durch eine Klemmschraube 13 gesichert wird,
die selbst wieder durch einen Ring 14 gesichert ist.
-
Der Bund 2a des rohrförmigen Organs wird in der Hülse io durch einen
Ring 15 gesichert, der ein Außengewinde trägt und in die Mutter 12 eingeschraubt
wird, wobei das Lockerwerden des Ringes durch eine Klemmschraube 16 verhindert wird.
-
Der Außenring I Ib des Lagers i i ist mit dem Zylinder der Spanneinrichtung
fest verbunden. Dieser Zylinder besteht aus vier Teilen, einem Teil 17, dessen
Bohrung I7a mit dem Bund 6e des. Kolbens 6 zusammenarbeitet, eineue Teil is., der
den Teil 17 abschließt, und schließlich zwei Endteilen i9 und 2o, die die Spindel
i bzw. die Mutter 12 umgeben. Diese Endteile sind ringförmig ausgebildet und an
ihrem inneren Umfang mit Dichtungsringen 2i bzw. 22 versehen. Der Außenring IIb
wird zwischen der Schulter 18" des Teiles I8
und der Schulter 2o"
des Teiles 2o gehalten. Das Zusammenspannen dieser beiden Teile geschieht mittels
über den Umfang des Teiles 2o verteilt angeordneter Kopfschrauben 23 (Abb. 3).
-
Die beiden Teile 17 und 18 werden durch Kopfschrauben 24 zusammengehalten.,
die zwischen den Kopfschrauben 23 angeordnet sind und deren Köpfe in geeigneten,
in Teil z8 vorgesehenen Bohrungen versenkt sind. Der Teil i9 ist am Teil 17 durch
drei 25 befestigt, die für die geringen Belastungen, denen der Teil i9 unterworfen
ist, ausreichen.
-
Der Zylinder wird in seiner Gesamtheit durch einen an der Werkzeugmaschine
El (Abb. i und 2) befestigten Bolzen 26 an einer Drehung verhindert in der Weise,
daß der Finger zwischen die Laschen 27d eines auf dem Teil 17 befestigten Teiles
27 eingreift. Der Kolben 6 ist seinerseits, mit einer Madenschraube 28 versehen,
der in einer in der Innenwand des Teiles 18 ausgebildeten axialen Nut 29 beweglich
ist, so daß der Kolben an einer Drehung gegenüber dem Zylinder gehindert ist. Das
Einschrauben der Madenschraube 28 wird nach dem Zusammenbau der Teile des Zylinders
um den Kolben durch eine Bohrung 45 ermöglicht.
-
Der -Umfang des Bundes, der den eigentlichen Kolben bildet, ist mit
einer Nut versehen, in welcher sich der Dichtungsring 3o befindet, der mit der Bohrung
17, zusammenarbeitet. Auf beiden Seiten des ringförmigen_Kolbens sind die
Teile 17 bzw. 18 in entsprechenden Nuten mit Dichtungsringen 3.1 und 32 versehen,-die
mit den. zylindrischen Flächen6, bzw. 6d des -Kolbens 6_ zusammenarbeiten.
-
Auf beide Seiten des Bundes 6e _ befinden sich zwei ringförmige, abgedichtete
Zylinderräume oder Druckkammeirn 33 bzw. 34, von denen der einen durch die Betätigung
der Ventile V, und V2 ein Druckmittel zugeführt werden kann, während die andere
Diruckkammer entlastet ist. Die beiden Druckkammern 33 bzw. 34 stehen, wie
in Abb.4 ersichtlich, mit den Zufuhrkanälen 35 und 36 in Verbindung, welch letztere
selbst wieder mit den Ventilen V, und V2 verbunden sind.
-
Der in Abb. 2 in seiner Mittelstellung gezeigte Antriebszylinder für
das Spannfutter kann sich daher (bei feststehendem Kolben) nach rechts bewegen,
bis der Teil i9 die Lage ig' erreicht, oder nach links, bis die Mutter 12 die Lage
12' einnimmt.
-
In Abb. 4 ist angenommen, daß die Kammeir 34 unter Druck steht und
die Kammer 33 entlastet ist, so daß deir Zylinder eine seiner Endstellungen einnimmt.
-
Wenn das verwendete Strömungsmittel Drucköl ist, ist es vorteilhaft,
einen Teil dieses Öls zur Schmierung der umlaufenden und gleitenden Teile der Spanneinrichtung
zu verwenden.
-
Zu diesem Zweck steht jede der Kammer 33 und 34 mit einer schräg verlaufenden
Bohrung 37 in Verbindung, die jede dieser Kammern mit dem Innenraum des Kolbens
verbindest. Diese Bohrungen sind durch Stopfen 38 mit feinen Öffnungen teilweise
verschlossen. Das in die eine oder in die andere der Kammern eintretende Drucköl
kann daher mit geringem Druckverlust in das Innere dies Kolbens 6 und in den von
dem Teil 18 des Zylinders umschlossenen Raum zur Schmierung der dort befindlichen
umlaufenden Teile eindringen.
-
Das auf diese Weise in den inneuen Teil der Antriebseinrichtung eingedrungeneÖl
sammelt sich im unteren Teil und wird durch die Kanäle 39- und 40, die in den zum
Behälter R führenden Sammelkanaf . münden, abgeführt.
-
Die Kanäle 39 und 4o sind miteinander über einen Abschnitt des senkrechten
Kanals 42 verbunden, der an seinem oberen Ende durch einen mit einer engen Öffnung
versehenen Stopfen 43 abge schlossen ist. Ein Teil des. Öls tritt direkt durch diese
Öffnung aus, während der übrige Teil gezwungen wird, durch das Axiallager i i zu
fließen, bevor es durch einen linken Arm des Kanals 4o abgeleitet wird.
-
Um einen ständigen Abfluß des Öls zu ermöglichen, sind die unteren
Ränder 44 und 46 des Kolbens abgefalft, so daß das Öl, selbst wenn der Zylinder
sich in seinen Endstellungen befindet, an den beiden Enden des Kolbens entweder
über den Kanal 42 oder über das rechte Ende des Kanals 39 (Abb. 4) austreten kann-.
-
Da der Antrieb für die Spanneinrichtung verschieden große Kräfte liefern
muß, d. h. mit Öl von veränderlichem Druck gespeist wird, kann es vorkommen, daß
die, in dem Stopfen 38 vorgesehenen feinen Öffnungen bei schwachen Drücken nicht
ausreichen oder für hohle Drücke zu groß sind, in welchem Fall der Kanal 41 nicht
für das Ableiten des durch diese Öffnungen austretenden Öls ausreicht. Es können
daher beträchtliche, Ölverluste durch die Dichtungsringe 21 und 22 entstehen. In
diesem Falle kann der Ölaustritt aus den Zylinderräumen nach dem Innenraum des Kolbens
.regelbar gestaltet werden, wobei die Anordnung vorteilhafterweise, wie in Abb.
5 gezeigt, getroffen sein kann.
-
In Abb. 5 sind die Kanäle 37 zu einem einzigen radialen Kanal 47 vereinigt,
der mit einer schräg durch den Bund 6e geführten Bohrung in Verbindung steht, wobei
diese letztere Bohrung zwei voneinander durch eine Feder 51getrennte Kugeln 49 und
5o enthält. Ein mit einem Gewinde und einer engen Öffnung versehener Stopfen 52
dient als Sitz für die Kugel 50 und gestattet die Regelung des Druckes der
Feder, während die Kugel 49 auf einem Sitz am Ende der Bohrung 48 'aufruht. Der
Schlitz, der mit Hilfe eines langen Schraubenziehers das Ein- und Ausschrauben des
Stopfrens. 52 ermöglicht, ist durch eine in dem Teil i8 vorgesehene schräge Bohrung
53 zugänglich, die jedoch normalerweise durch einem Stopfen 54 verschlossen ist.
-
Für die Einregelung auf reinen bestimmten Druckbereich wird der Zylindeirraum
33 unter Druck gesetzt, wodurch die Bohrungen 48 und 53 in Ausfluchtung kommen.
Da der Zylinderraum 34 in diesem Falle entlastet ist, kann der Stopfen 54
herausgenommen
werden, so daß der Stopfen 52 zugänglich wird, wobei der, letztere ein- oder ausgeschraubt
wird, bis der Ölabfluß durch den Kanal 4.i wieder normal ist. Um eine entsprechendeNachprüfung
zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, den Kanal 41 aus durchsichtigem Material herzustellen.
Dia die Feder 51 in entgegengesetzten Richtungen einen gleich großen Druck auf die
beiden Kugeln ausübt und da die Öffnungen der Sitze der Kugeln 49 und So von gleichem
Durchmesser sind, wirkt sich die Einregelung für jede der Kammern 33 und 34 in gleicher
Weise aus,, unabhängig davon, welcher der beiden Kammern jeweils unter Druck steht.
-
Hierbei ist zu erwähnen, daß die Regelung durch den Umstand erleichtert
wird, daß der Einregelvorgang vorgenommen wird, wenn sich derZylinder unter dem
in der Kammer 33 wirksamen Öldruck am Ende seines Hubes in Anschlag befindet, wobei
der Druck der Feder 5 i entsprechend diesem Druck gewählt wird. -Auf diese Weise
lassen sich überflüssige Versuchseinregelungen vermeiden. Schließlich ermöglichen
die geringen Abmessungen dien Zylinderräume 33 und 3.4 sowie die geringen Öldruckverluste
die Verwendung der Schmierpumpe des Ölumlaufs der Maschine als Speisepumpe für den
Antrieb der Spanneinrichtung. In diesem Falle ist eine Hilfspumpe überflüssig, da
der Kanal 41 das Schmieröl zu den Schmierstellen der Maschine leiten kann: Die Ausrüstung
vorhandener Werkzeugmaschinen mit einem hydraulischen Antrieb für das Spannfutter
wird dadurch wesentlich vereinfacht.