WO1989006580A1 - Device for producing a clamping force for operating a power clamping device for rotating working spindles - Google Patents

Device for producing a clamping force for operating a power clamping device for rotating working spindles Download PDF

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WO1989006580A1
WO1989006580A1 PCT/EP1989/000046 EP8900046W WO8906580A1 WO 1989006580 A1 WO1989006580 A1 WO 1989006580A1 EP 8900046 W EP8900046 W EP 8900046W WO 8906580 A1 WO8906580 A1 WO 8906580A1
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WO
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Prior art keywords
spindle
clamping
piston
rotating
tensioning
Prior art date
Application number
PCT/EP1989/000046
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hubert Bald
Original Assignee
GEDIB Ingenieurbüro und Innovationsberatung GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Publication of WO1989006580A1 publication Critical patent/WO1989006580A1/en

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B31/00Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02Chucks
    • B23B31/24Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means
    • B23B31/30Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using fluid-pressure means in the chuck
    • B23B31/302Hydraulic equipment, e.g. pistons, valves, rotary joints

Definitions

  • the invention relates to cutting devices, in particular for machine tools.
  • Modern materials for cutting tools allow extremely high cutting speeds, which can be achieved by correspondingly high working machine spindle speeds.
  • the clamping devices used for clamping the workpieces (e.g. in lathes) or tools (e.g. in drilling and milling machines) are generally power-operated, electrical, pneumatic and hydraulic drives being known.
  • the invention relates to devices for generating clamping movements and clamping forces on rotating work spindles, in particular on hollow work spindles, such as are used in rod turning machines.
  • the object of the invention is to improve this transmission principle so that, provided that the rotating drive elements are to be actuated hydraulically, a tensioning device can be created which manages with high pressures and therefore correspondingly small tensioning pistons, so that the overall size and the rotating mass are reduced with the advantageous consequences that higher speeds are permissible --- desirable especially for bar lathes, in which collets are used instead of jaw chucks at risk of centrifugal force - so that other equipment to be arranged on the spindle head can also be advantageously operated hydraulically and thus new, advantageous machine types are made possible, for example those in which the spindle drive motor is arranged coaxially with respect to the spindle axis, the clamping cylinder being accommodated in the interior of the rotor or the spindle box.
  • the clamping device is to be brought up to the diameter of the workpiece / tool with an idle stroke requiring little force.
  • phase (b) during the spindle revolution, that is to say to release, advance and re-tension the bar.
  • the principle of the invention is to "fill" the revolving hydraulic network, which in addition to the tensioning cylinder and its cylinder spaces also includes supply and discharge channels, auxiliary and control pistons and possibly control valves, by means of a stationary hydraulic unit when the spindle is at a standstill, and to decouple the pressure fluid source during the spindle revolution .
  • a separate unit is provided which can be used to act on the clamping force during the spindle rotation.
  • phase (a) or even phases (a) and (b) of the tensioning process can also be carried out when the spindle is at a standstill, the separate unit then being designed as a tensioning force store.
  • all phases (a), (b) and (c) can also be carried out by means of the separate unit, in particular when turning the rods; the separate unit includes means for controlled displacement of the tensioning piston.
  • a step-down / force converter is advantageously connected between the (stationary) means and the tensioning piston, so that only small forces have to be transmitted at the first interface between stationary and rotating parts.
  • phase (b) the principle of action thus applied is most clearly recognizable when phase (b) is carried out: the (clamping) energy to be transmitted by the clamping piston as a product of high (clamping) force and a small (clamping) path becomes less at the first interface as a product (Adjust) power and large (adjust) way fed.
  • a mechanical version according to FIG. 6 is also possible within the scope of the invention.
  • the second interface between the stationary pressure fluid source and the circulating hydraulic network can be designed for operation during the spindle standstill in the manner of a hydraulic quick coupling with a hermetic seal or with a gap seal coupling point; however, it would also be possible to work with a rotating union, since this only needs to carry out a fluid exchange when the spindle is at a standstill.
  • the above-mentioned principle of displacement-force conversion would even make it possible to use a permanently acted upon or actable rotary lead-through with low pressure.
  • pneumatic clamping means power drives are known in which the compressed air source is only coupled when the spindle is at a standstill.
  • mechanical means are provided in order to change, control or even regulate the clamping force during the spindle rotation; the mechanical means include gear elements such as belts, gears, screw drives, etc., factors such as manufacturing costs, noise, energy losses, operational safety, manageable maximum speeds and others being taken into account for the practical use of such devices.
  • roller bearings namely so-called spindle bearings (angular contact ball bearings)
  • spindle bearings angular contact ball bearings
  • a tensioning unit with revolving tensioning force storage device is disclosed, in which tensioning forces are transferred from a stationary adjustment unit to the revolving assembly during the spindle revolution via axial roller bearings; however, the full clamping force must be guided through these bearings, which must be dimensioned accordingly and, in order to be able to guarantee a reasonably reasonable service life, should only be loaded for a short time.
  • a displacement force converter according to the present invention would allow this construction to be improved.
  • FIG. 1 shows an axial longitudinal section through the headstock of a lathe, equipped with a hydraulically operated clamping device according to the invention.
  • FIG. 3 shows a partial section of a clamping force feeder, as can be provided in the machine according to FIGS. 1 and 2,
  • FIG. 4 is a partial side view, partially in section, of a lathe according to the invention with the rotor of the spindle drive motor seated on the work spindle,
  • FIG. 5 shows, analogously to FIG. 4, an embodiment of a lathe which is modified compared to this.
  • Fig. 6 shows an axial longitudinal section through the headstock of a lathe, equipped with a mechanically operated clamping device according to the invention.
  • Fig. 7 is an axial longitudinal section through the front part of a lathe headstock with hydraulically operated clamping devices on the spindle head for clamping a clamping device.
  • Figure 8 shows the axial section through the front of a lathe headstock with hydraulically operated operating means located on the spindle head.
  • FIG. 1 shows in axial section the headstock 102 of a lathe with a work spindle 104.
  • the spindle is mounted in the headstock by means of a first bearing assembly 106, consisting of three angular contact ball bearings as a fixed bearing, and a loose bearing in the form of a further angular contact ball bearing 105.
  • the loose bearing is axially preloaded by the collar 108 of a flange 118 resting on its outer ring; on the Flange 118 is acted upon by the forces of three hydraulic working cylinders 110 with pistons 114 distributed uniformly over the circumference, the piston rods 112 of which are connected to the flange.
  • Compression springs 116 act in addition to the pressure of the fluid fed in and provide a basic preload.
  • the spindle At its end facing away from the chuck side, the spindle has a pulley 120 outside the headstock, on the outer end of which a cover 122 is fixed by means of screws 124-.
  • the spindle 104-, the pulley 120 and the cover 122 delimit a stepped hollow cylinder which receives a hollow piston 126 of complementary shape.
  • Fig. 1 shows the piston 126 in its outer (left) end position, from which it can execute a maximum clamping stroke H 1.
  • the piston is shown in the lower part after passing through a partial stroke H 2.
  • the usual pull-push tube 128 is axially displaceable, but non-rotatably connected to the spindle.
  • the connection of the tube 128 with one provided on the spindle head 130 is axially displaceable, but non-rotatably connected to the spindle.
  • Clamping means is not shown because these constructions are familiar to the person skilled in the art.
  • the transmission of the clamping forces from the hollow piston 126 to the pull-pressure tube 128 takes place via four thrust blocks 132 guided in grooves 134 of the spindle 104 with cylindrical inner and outer lateral surfaces, which are seated in corresponding annular grooves of the piston 126 or the tube 128; the assembly is carried out in the manner of a bayonet lock by means of insertion grooves 136 of the tube 128.
  • the pulley 120 is secured axially and non-rotatably on the spindle by a plurality of conical pins 140 distributed over the circumference.
  • the cylinder chambers 144, 146 of the hollow piston 126 can be pressurized with pressurized fluid via assigned channel bores 152 and 154; the cylinder spaces 148 of two auxiliary pistons 142 which can be axially displaced in the cover 122 can also be controlled via the channel bore 150;
  • the lower auxiliary piston in FIG. 1 is shown in its position displaced to the right up to a stop.
  • the control takes place from a hydraulic movement conversion system or converter 160 via a pressure body 158 with a connection system 156.
  • the converter 160 further comprises, as input members, control pistons 162 which increase the pressure in associated cylinder spaces 164 when shifted to the left, as well as step pistons 166 which when shifting to the right, increase the fluid pressure in assigned cylinder spaces 168.
  • the control and step pistons 162, 166 are axially displaced relative to the pressure body 158 by means of the transmission member 170, which is firmly connected to the inner ring of the angular contact ball bearing 172.
  • the piston 126 and the auxiliary piston 142 represent the output organs of the converter, the distances traveled being inversely proportional to the effective piston areas of the input and output organs, for example if the hollow piston 126 is also shifted to the left by moving the control piston 162 to the left.
  • the inner ring of the angular contact ball bearing 172 and a further angular contact ball bearing 172 'arranged next to it in mirror image are axially braced against one another and axially displaceable on the work spindle 104.
  • the pretensioning takes place via the outer rings by means of a flange sleeve 174 and a clamping ring 176 which is screwed to an annular disk 178, which in turn is connected to pistons 180, 180 'via bolts 182.
  • pistons 180, 180 'via bolts 182. are assigned to cylinder chambers 184 and 186, which, when appropriately actuated with pressurized fluid, enable the pistons to be displaced to the right or left, taking components 170 to 182 with them.
  • the control pistons 162 are pressed into their cylinder chambers while when shifting to the right, the transmission element 170, which engages behind a lug 188 on the stepped piston 166, shifts it into the cylinder space 168.
  • An axial load of approximately 300 daN can also be safely transmitted from bearings 105 and 172, 172 'even at extremely high spindle speeds and with diameters corresponding to a spindle passage of, for example, 85 mm.
  • the sum of the effective piston areas of the pistons 114 is designed to be somewhat larger than that of the pistons 180 and 180 ', and a hydraulic connection (not shown) of the cylinders 186 and cylinders 110 ensures that the reaction forces are introduced into the headstock.
  • the effective piston area of hollow pistons 126 is somewhat larger in the cylinder chamber 146 than in the cylinder chamber 144. If both cylinder chambers are pressurized with the same pressure, the piston works as a differential piston with a large displacement and low force development while feeding in a small volume of hydraulic fluid.
  • the pressure fluid is supplied by a stationary hydraulic unit (not shown), the pressure output of which can be coupled to the rotating hydraulic network when the work spindle 104 is at a standstill.
  • Fig. 2 shows the decoupling position in the upper part, the coupled position in the lower part.
  • the pressure body 158 has, as a coupling part, an unlockable ball check valve 202, while a non-rotating second coupling part is arranged in the headstock 102 and can be connected to the hydraulic unit, for example, via a pressure hose. If the cylinder space 216 is supplied with pressure fluid, the clutch piston 210 moves in the direction of the pressure body until a sealing ring 214 hermetically seals and a mandrel 212 presses the shut-off ball 206 back from the seat 234. Of course, this is only possible if the two coupling parts are aligned; the angle of the spindle would be detected for this purpose, by means of an inductive sensor 198 which interacts with a ring gear 196 (Fig. 1).
  • the connecting bore 230 then opens, for example, into one of the cylinder spaces 164.
  • a flattening 232 of the pressure element 158 is provided in the sealing area of the sealing ring 214.
  • the inlets and outlets of the cylinder space 216 and their control are not shown for the sake of simplicity.
  • the pressure body also contains a hydraulic fluid reservoir in the form of a cylinder space 306 with a piston 308 that can be displaced against the force of a spring 310.
  • This arrangement can also serve as a tension force reservoir.
  • the effective piston surfaces are deliberately designed so that in the first mode of operation the control pistons 162 are always shifted to the right when tensioning takes place.
  • a compression spring can then be accommodated in the cylinder chamber 186, which acts as an (additional) tension force accumulator;
  • the cylinder space 184 can also contain such a spring, and the design of the piston surfaces would then be irrelevant.
  • each of the cylinder spaces 184, 186 can be subjected to hydraulic pressure with a corresponding displacement of the transmission element 170 and the pistons 162 and 166 mechanically / hydraulically coupled to it. In this way, it is possible to increase the clamping forces during the spindle rotation change.
  • This mode of operation is particularly intended for bar turning machines, in which not only the clamping force is to be varied or at least kept constant during the spindle revolution, but also a feed of the workpiece is to be possible, which therefore requires loosening and reclamping of the pliers.
  • a change is provided to the device according to FIG. 1, in that a pressure-controllable valve (not shown) is installed in the pressure body 158, which connects this to the cylinder space 144 up to a predetermined pressure in the cylinder space 146, but shuts off above this pressure and therefore Connects cylinder space 144 with channel 168 or cylinder 306.
  • pistons 180, 180 ' are on their right End position, with the control piston 162 with its left piston head in position "A".
  • the remaining pistons 166, 126 and auxiliary pistons 142 assume the position shown in the lower half of FIG. 1.
  • the circulating hydraulic network is controlled by the stationary hydraulic unit with a pre-pressure which is below the closing pressure for the pressure-controlled valve mentioned. After uncoupling the stationary pressure source from the circulating network, pressure is applied to cylinder space 186. The pistons 180, 180 'migrate to the left and push the control pistons to the left in position "B". Since the pressure controllable valve is still open, piston 126 operates as a differential piston, and the volume of fluid fed is sufficient to let it pass through stroke H2 so that it reaches the position shown in the upper half of FIG. 1. The jaws of the collet which are operatively connected to the push-pull tube 128 are closed to such an extent that they come to rest on the rod to be machined.
  • the coupling of the stationary hydraulic unit to the circulating system is only necessary to compensate for leaks.
  • the hollow piston which is relatively small due to high-pressure operation, could be integrated in a so-called front end chuck or could also be accommodated in the space between the two spindle bearings 105 and 106 - for example integrated in the pressure body 158.
  • the converter 160 could only be used to carry out the actual clamping movement and the adjusting movement to adapt to other nominal clamping diameters by means of a sliding screw drive, for example according to DE-PS 3727445.
  • Fig. 4 shows that thanks to the inventive design of the clamping drive, the spindle drive motor can be arranged coaxially with respect to the spindle axis, directly on the rear end of the headstock 102, which sits on the machine base 402.
  • the parts of the spindle between the spindle bearings are designed according to Fig. 1; the rear spindle end, as far as it differs from the illustration in FIG. 1, is explained below.
  • This rear spindle end carries the rotor carrier consisting of two parts 426, 428, which is fixed axially and rotationally fixed on the spindle 104.
  • the hollow piston 432 which is screwed to the pull-pressure pipe, is installed so as to be axially displaceable, and the piston, with the rotor carrier, delimits the cylinder spaces 434, 436, which can be controlled via channel bores 438.
  • An outer jacket 440 of the rotor carrier is heat-insulating; the cylindrical rotor core 424 sits on it.
  • the stator of the motor includes the stator carrier 412, the stator core 418 and the stator winding 442.
  • the stator carrier can be screwed onto the headstock by means of the centering flange 414 (shown in the upper one) Half of Fig. 4) or by means of a rib 408 on the machine base 402, the alignment being carried out by means of a large feather key 406 which engages in a groove of the rib 408 and is inserted in a groove 404 of the base 402, so that the stator is positioned axially and radially.
  • the headstock cover 416 then only serves as a stop, and the headstock is protected against thermal heat from the motor by a thermal insulation layer 410.
  • a synchronous or asynchronous three-phase motor which is fed by a frequency converter (not shown), is expediently used as the drive motor.
  • a frequency converter (not shown)
  • the short-circuit rings and rotor bars of the rotor are particularly at risk from centrifugal forces and are therefore wrapped in 430, light, but high-strength fiber material, e.g. Carbon fibers, secured, which are stretched with pretension.
  • a sleeve 420 surrounding the stator defines a flow path for
  • the displacement-force converter converts an actuating stroke H on the input side, which is carried out with a low actuating force, into a small clamping stroke h, which is associated with a large clamping force.
  • the entire travel-force converter 662 is accommodated between the two spindle bearings 106 and 678 of the work spindle 104 in a headstock 102, which is constructed similarly to the headstock in FIG. 1.
  • the headstock needs no further explanation.
  • the drive of the work spindle is similar to that in FIG. 1 via a V-belt pulley 120, which is only indicated, since its construction, including the attachment on the spindle end, is well known to the person skilled in the art.
  • the transmission of the tensioning movement and the tensioning force from the organs attached around the spindle to the tension-pressure pipe 128 takes place via several (e.g. three) wedges 604 which are passed through axially parallel slots 680 in the cylinder jacket of the work spindle and with their lugs 660 in recesses 602 of the push-pull pipe. Outside the spindle, the wedges 604 are fastened in a manner not shown in the thrust ring 606, which is axially displaceable on the outer cylinder of the spindle.
  • An adjusting sleeve 61o is rotatably mounted relative to the spindle via two ball rings 616, the corresponding bearing also being able to transmit high axial forces.
  • An internal thread 612 of the adjusting sleeve is in engagement with an external thread 608 of the thrust ring 606.
  • the rotationally fixed but longitudinally displaceable thrust ring together with the rotatable but axially fixed adjusting sleeve, constitutes a sliding screw drive with which, due to a rotational movement of the adjusting sleeve 610, the tension-pressure tube 128 is displaced relative to the sliding sleeve 614 formed on its right side 682 as a roller bearing inner ring can be made.
  • the idle stroke is carried out when the spindle is at a standstill, with which, for example, a chuck is adapted to the workpiece diameter.
  • the motor drive for carrying out the idle stroke takes place in the example of FIG.
  • the sliding sleeve 614 is axially displaceable on the outer cylinder of the spindle, but non-rotatably arranged relative to the spindle 104 due to the engagement of a parallel key 640 in a longitudinal groove 674.
  • the left part 684 of the sliding sleeve 614 is designed as a spindle of a ball rolling screw drive with the balls 630 and the nut 632, which on the left side also serves as the outer ring of an axial ball bearing.
  • the inner ring 636 of the axial bearing is fixedly connected to the spindle by means of several special taper pins 638 in order to introduce the axial clamping force transmitted via the balls 634 into the spindle.
  • the sliding sleeve 614 When the nut 632 is rotated relative to the spindle, the sliding sleeve 614 is displaced, which corresponds to carrying out a clamping stroke. Since the maximum clamping stroke only has to be of the order of a few millimeters (e.g. three), this displacement stroke (for example with a spindle pitch of 10 mm) corresponds to only a fraction of a turn of the nut 632.
  • the necessary small rotary movement of the nut is achieved in that a plurality of grooving rollers 644 which are non-rotatable but axially displaceable relative to the spindle 104 roll during their longitudinal displacement in steep thread grooves provided on the outer circumference of the nut632.
  • the grooved rollers 644 are accommodated via balls 646 and roller bearing outer parts 648 in the cylinder wall of a sleeve 650, which is arranged axially displaceably on the spindle and is prevented from rotating relative to the spindle by the engagement of a feather key 654 in a longitudinal groove 652.
  • the longitudinal displacement of the sleeve 650 is derived from the movement of an adjusting device 180, 180 ', 184, 186 (which was already explained in FIG. 1) with the participation of the components 672, 666, 664, 668 and the two angular contact ball bearings 670 and 670'.
  • the upper and the lower half of the picture show the organs of the displacement force converter 662 in two end positions before and after the path distribution H on the input side and the path distribution on the output side. Displacement h.
  • the clamping stroke is carried out with the generation of a large clamping force.
  • both the empty stroke and the clamping stroke can be carried out with the displacement force converter - even when the spindle rotates.
  • the steep-thread grooves are divided into two sections with different pitches, whereby the section intended for the idle stroke receives a lower slope. If the tensioning device is used only for those applications in which both the tensioning stroke and a small idle stroke are carried out with the displacement-force converter, an additional device 676 can of course be dispensed with entirely.
  • FIGS. 7 and 8 embodiment variants of the invention are explained in which, above all, the advantages of a hydraulic version of a displacement-force converter are exploited, namely to be able to generate very high hydraulic pressures and also to drive the rotating organs with stationary drive means to be able to drive predeterminable movement sequences, the size of the drive path and / or drive force also being able to be controlled or regulated as a function of parameters, such as distance, time or speed.
  • FIG. 7 shows the front part of a headstock 702, as shown in FIG. 1, the work spindle 706 being supported only by two front spindle bearings 704. Above and below the line 708 defining the spindle axis, two different design variants for the mechanized clamping of clamping devices are shown.
  • the clamping device is a jaw chuck 710 with clamping jaws 712.
  • the upper part of the figure shows a clamping method in which an adapter flange I 714 connected to the jaw chuck is clamped against the spindle flange 718 by several hydraulically driven clamping bolts 716 arranged on the circumference (only one is shown). Depending on the loading of the feed channels 720 or 722, the clamping bolt can be moved in both axial directions for clamping or releasing the adapter flange I.
  • the recesses 726 and 728 are designed as elongated holes or grooves symmetrical to a pitch circle suffocating over a certain angle (e.g. 30 °) and, at the end of the angle, due to an enlargement of the recess 726, enable the nut 724 (not shown) to be introduced axially ). It is a so-called bayonet attachment.
  • the chuck piston 730 is also coupled to the draw tube 732 according to the bayonet principle.
  • twist angles provided for both bayonet fastenings are of the same size, so that the coupling or decoupling can be carried out at both points with a single corresponding twisting movement of the jaw chuck 710 relative to the spindle 706.
  • a poor way of fastening and coupling is described in more detail, for example, in DE-OS 3615672.
  • the feed channels 720 and 722 are connected to the corresponding channels 720 'and 722' of the spindle 706, the latter of which is connected to a stationary hydraulic pressure source or to a stationary tank in a manner not shown here by actuating corresponding shut-off elements when the spindle is at a standstill can be, for example, in a manner as shown in Figure 2.
  • a displacement-force converter is provided as the hydraulic motion conversion system 760, which works in a similar way to the motion conversion system 160 in FIG. 1.
  • 758 is the pressure body, 762.
  • the control piston, 770 the transmission element, 772 is an angular contact ball bearing, 778 is the annular disc and 780 is the piston.
  • the piston 780 is not driven by a pressurized fluid, but by a spring 736, which serves here as a stationary clamping force accumulator.
  • the cylinder space 764 is connected via a channel 766 to the feed channel 720 or 720 '.
  • an arrangement is shown with which the adapter flange II 714 'which is firmly connected to the jaw chuck 710 is clamped in a different way against the spindle flange 718'.
  • An overlock nut 744 which is attached to the adapter flange II 714 'in a rotationally fixed manner and is intended to take over tensile forces, is provided with bayonet teeth 746 which, after an axial insertion beforehand after a twisting movement, can be brought into positive engagement with the bayonet teeth 748 of a stepped piston 742.
  • the clamping force on the stepped piston 742 is generated by the application of pressure to a pressure fluid in the cylinder chamber 750 via the feed channel 740.
  • the stepped piston can be actuated when the spindle is at a standstill, as described for the arrangement of the upper part of the figure. Since there is only one feed channel to the stepped piston, provision is made for the stepped piston to be retrieved when it is released using the power-operated pull tube 732. For this purpose, the draw tube can be moved out of the position shown in the direction of arrow 752, this movement being finally communicated to the stepped piston 748 via the chuck piston 730 and the jaw chuck 710.
  • the Decoupling the chuck piston from the draw tube by rotating the jaw chuck In the front position reached, then the Decoupling the chuck piston from the draw tube by rotating the jaw chuck.
  • the necessary relative rotation of the jaw chuck relative to the spindle can also be carried out by rotating the spindle.
  • the jaw chuck is secured against rotation during this process in that a stationary bolt 754 is inserted into a groove 756 of the union nut 744.
  • the displacement force converter 760 ' is designed differently in the lower part of the figure than in the upper part of the figure.
  • the pressure body 758 ' is of similar design and the control piston 762' 'is driven in a similar manner to that shown in FIG. 1.
  • the fluid pressure generated in the train guide channel 759 serves to drive the (not shown) tensioning piston for the pull pipe 732.
  • the control piston 762' is also accommodated, which was shown broken off because it is in the pressure element 758 'in on a different plane than the ⁇ oak plane.
  • control piston 762 is driven by a stationary mounted piston 774, the pressure force of which, however, in this case is generated by a fluid pressure acting in the cylinder space 773 (and can be controlled in any way).
  • the fluid pressure generated in a cylinder space (not shown) in the pressure body 758 'by the control piston 762' is supplied to the cylinder space 750 via the supply channels 740 'and 740 and is intended to maintain the clamping force of the stepped piston 742 during the spindle rotation.
  • clamping force generating elements shown in the upper and lower half of the figure instead of in the spindle flange 718/718 ', could also be accommodated in a removable additional intermediate flange which would have to be arranged between the adapter flange 714 and the spindle flange 718.
  • FIG. 8 shows, similar to FIG. 7, a headstock 802 with a work spindle 806 mounted therein.
  • the displacement-force converter 860 is constructed similarly to that in FIG. 1, but with the difference that control pistons 862 are provided in pressure element 858, which are designed as stepped pistons and generate a fluid pressure in both directions of movement.
  • a stepped piston 804 which can be driven in two directions, is accommodated in a clamping means 810 connected to an adapter flange 808.
  • the respective drive direction is determined by the optional application of pressure to the train guide channels 812 and 814.
  • the feed channels 812 and 814 are connected to feed channels 820 and 822 in the pressure body 858, as well as to the channels 816 and 818 leading to the rear spindle part.
  • the stepped piston 804 can reach a stationary one when the spindle is at a standstill Be connected to the hydraulic network, similar to how it was described for the arrangement of Figure 7. This process should at least be done so that any leakage losses that may have occurred are replenished.
  • the stepped piston 804 is driven exclusively by the pressure conditions generated in the pressure element 858.
  • the effective areas of the full cylinder space and the ring cylinder space in both stepped pistons 862 and 804 are in the same ratio, actuating the stationary drive piston 824 in both axial directions can also achieve a corresponding proportional displacement of the stepped piston 804 in both directions become. This also applies in the event that there is a case where several stepped pistons 804 are distributed over the circumference.
  • the stepped piston 804 could bring about an additional clamping function in a special clamping device, for example in that a clamping element 826, which in this case is radially displaceable, would be driven via a wedge gear 828.
  • the driven element 825 could also be axially displaceable and represent the central drive of a collet chuck or pelvic chuck.
  • the clamping means 810 is a jaw chuck, in which all jaws are driven synchronously in a known manner by the axial displacement of a chuck piston 830, and that the chuck piston is known in a known manner by a pull-pressure tube 832 (the actuating member of which is not shown) ) can be driven in both axial directions
  • the stepped piston 804 which is arranged several times on the circumference, could also be used to additionally influence the jaw clamping forces.
  • the axial displacement of the stepped piston 804 could be converted into a radial displacement of an element 826 via a wedge gear 828.
  • the organ 826 could act directly or in another way indirectly on the clamping jaw by fastening to a clamping jaw.
  • part 810 could also be the body of a rotating tool with an adjustable cutting edge.
  • the organ 826 could be radially displaceable and thereby cause the radial displacement of a tool cutting edge, which is predetermined depending on the process.
  • the stepped piston 804 could, however, also be accommodated directly in the spindle flange 834 or in an adapter which is firmly connected to the spindle flange.
  • the step piston 804 could also be designed as a simple plunger, its resetting otherwise, e.g. by the action of a spring.
  • annular piston 836 which can be actuated in two axial directions, is accommodated on the circumference of the spindle flange 834 ', the drive of which can be accomplished in the same way as described for the stepped piston 804.
  • the ring piston is provided with bayonet teeth 840 on its circumference, which is to be brought into engagement with the bayonet teeth 838 of a union nut 842.
  • the nut 842 is mounted for longitudinal displacement and rotation on the circumference of an adapter ring 846 which is fixedly connected to the equipment body 844 and is able to communicate its axial displacement in both directions to a sleeve 848 which is arranged on the circumference of the equipment body 844.
  • This sleeve 848 is provided for transferring the movement to other organs.
  • a bolt 852 is shown which is arranged radially with an axis 850 but is axially displaceable and which is positively connected to the sleeve 848 by means of a pin 854 is.
  • the same tasks should be performed as described for the arrangement according to the upper half of the picture.
  • a special feature of the arrangement according to the lower half of the figure is that the transmission of the drive movement to the rotating equipment body 844 (e.g. a chuck) takes place by means of a single central element, namely in this case the sleeve 848, and that with an annular piston 836 at the same time small dimensions large effective piston areas, ie large operating forces can be generated.
  • FIGS. 7 and 8 Common to all arrangements according to FIGS. 7 and 8 is that their functions can be implemented with their own displacement-force converter (760, 760 ', 860) and that at the same time a second displacement-force converter for driving one Tensioning cylinders for the actuation of a push-pull pipe can be present, such as is described in Figure 1 or Figure 6.
  • a second displacement-force converter for driving one Tensioning cylinders for the actuation of a push-pull pipe can be present, such as is described in Figure 1 or Figure 6.
  • two hydraulic displacement-force converters that can be actuated separately from stationary parts can also be accommodated in a common pressure body, as is described in the lower part of FIG. 7. (Pressure body 758 ').
  • a hydraulically operated displacement-force converter is already provided for the actuation of a push-pull pipe, this can also take over the pressure supply of the drive elements described in FIGS. 7 and 8, but in the case of the clamping device attachment according to FIG. 7 a switchable shut-off device is to be provided, which prevents the pressure drop in the feed channels 720 and 740 when the correspondingly connected channels are depressurized in the rest of the circulating hydraulic network.

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Abstract

A hydraulically driven clamping device for machine-tools can operate at high pressures of at least 80 bar. To permit adjustment during rotation of the spindle, a displacement-reducing gear/force-increasing gear is arranged between a stationary adjusting element and the clamping aggregate.

Description

Vorrichtung zum Erzeugen einer Spannkraft für die Betätigung einer Kraftspanneinrichtung für umlaufende Arbeitsspindeln. Device for generating a clamping force for the actuation of a force clamping device for rotating work spindles.
Die Erfindung betrifft Spaiinvorrichtungen insbesondere für Werkzeugmascninen.The invention relates to cutting devices, in particular for machine tools.
Moderne Werkstoffe für Zerspanungswerkzeuge erlauben extrem hohe Schnittgeschwindigkeiten, die durch entsprechend hohe Drehzahlen der Arbeitsspindein von Werkzeugmaschinen zu realisieren sind. Die für das Spannen der Werkstücke (z.B. bei Drehmaschinen) oder Werkzeuge (z.B. bei Bohr- und Fräsmaschinen) eingesetzten Spanneinrichtungen sind im allgemeinen kraftbetätigt, wobei elektrische, pneumatische und hydraulische Antriebe bekannt sind.Modern materials for cutting tools allow extremely high cutting speeds, which can be achieved by correspondingly high working machine spindle speeds. The clamping devices used for clamping the workpieces (e.g. in lathes) or tools (e.g. in drilling and milling machines) are generally power-operated, electrical, pneumatic and hydraulic drives being known.
Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zur Erzeugung von Spannbewegungen und Spannkräften an umlaufenden Arbeitsspindeln, insbesondere an hohlen Arbeitsspindeln, wie sie etwa bei Stangendrehmaschinen eingesetzt werden.The invention relates to devices for generating clamping movements and clamping forces on rotating work spindles, in particular on hollow work spindles, such as are used in rod turning machines.
Der Stand der Technik ist durch hydraulisch betätigte Spannvorrichtungen gekennzeichnet und wird z.B. durch die Firmendruckschrift der Fa. Paul Forkardt "Umlaufende Drucköl-Hohlzylinder OZREJ" Nr. 422.01.30 belegt. Diese bekannten Vorrichtungen umfassen einen mitumlaufenden Spannkolben mit zugeordneten Zylinderräumen, und das Hydraulikfluid wird von einem stationären Hydraulikaggregat während des Umlaufs über eine sogenannte Drehdurchführung mit Spaltdichtungen zu- und abgeführt. Diese Dichtungen stellen einen Schwachpunkt dar, da die unvermeidliche Leckage den Höchstarbeitsdruck begrenzt mit der Folge, daß für eine vorgegebene Spannkraft Spannkolben mit entsprechend großen wirksamen Querschnitten verwendet werden müssen; dies wiederum führt zu großen umlaufenden Massen und damit zu einer Begrenzung der zulässigen Drehzahl. Diese wird noch dadurch begrenzt, daß die Znergieverluste in den Dichtspalten der Drehdurchführung drehzahlabhängig sind und mit zunehmender Drehzahl immer mehr Verlustwärme auf die Spindel und deren Lager übertragen wird. Extrem hohe Drehzahlen sind aber gerade bei Stangendrehmaschinen erwünscht, weil die Bearbeitungsdurchmesser klein sind.The state of the art is characterized by hydraulically operated clamping devices and is evidenced, for example, by the company publication of Paul Forkardt "Circulating pressure oil hollow cylinders OZREJ" No. 422.01.30. These known devices include a revolving tensioning piston with associated cylinder spaces, and the hydraulic fluid is supplied and discharged from a stationary hydraulic unit during the circulation via a so-called rotary feedthrough with gap seals. These seals represent a weak point, since the inevitable leakage limits the maximum working pressure, with the result that clamping pistons with correspondingly large effective cross sections have to be used for a given clamping force; this in turn leads to large rotating masses and thus to a limitation of the permissible speed. This is further limited by the fact that the energy losses in the sealing gaps of the rotating union are speed-dependent and that with increasing speed, more and more heat loss is transferred to the spindle and its bearings. Extremely high speeds are particularly desirable for bar lathes because the machining diameters are small.
Ein weiterer Nachteil der bekannten hydraulischen Spannantriebe resultiert ebenfalls aus der großen Masse der umlaufenden Teile und der mit ihnen gekoppelten Drehdurchführung: Diese Baugruppe kann nur am hinteren (also der Bearbeitungsseite abgekehrten) Ende der Drehmaschinenspindel angebracht werden, kragt axial und radial weit aus und führt zu Schwingungsproblemen. Bei Stangendrehmaschinen wird außerdem der Stangenvorschub behindert.Another disadvantage of the known hydraulic clamping drives also results from the large mass of the rotating parts and the rotating union connected to them: This assembly can only be attached to the rear (i.e. the machining side) end of the lathe spindle, cantilevered axially and radially and leads Vibration problems. In the case of bar lathes, the bar feed is also impeded.
Die erheblichen Nachteile bei dem geschilderten Stand der Technik resultieren - wenn man das technische Problem in abstrahierter Form formuliert - aus dem angewendeten Prinzip zur Übertragung der für den Bewegungs- und Spannvorgang benötigten Energie von stationären Teilen auf die mit der Spindel umlaufenden Teile.The considerable disadvantages of the described prior art result - if the technical problem is formulated in an abstract form - from the principle used to transfer the energy required for the movement and clamping process from stationary parts to the parts rotating with the spindle.
Aufgabe der Erfindung ist es, dieses Übertragungsprinzip zu verbessern, damit, sofern die mitumlaufenden Antriebsglieder hydraulisch betätigt werden sollen, eine Spannvorrichtung geschaffen werden kann, die mit hohen Drücken und deshalb entsprechend kleinen Spannkolben auskommt, so daß die Baugrδße und die umlaufende Masse verringert werden mit den vorteilhaften Folgen, daß höhere Drehzahlen zulässig sind --- wünschenswert vor allem bei Stangendrehmaschinen, bei denen anstelle von fliehkraftgefährdeten Backenfuttern Spannzangen eingesetzt werden -- , damit weiter auch anderweitige, am Spindelkopf anzuordnende Betriebsmittel vorteilhaft hydraulisch betätigt werden können und damit neue, vorteilhafte Maschinenbauarten ermöglicht werden, zum Beispiel solche, bei denen der Spindelantriebsmotor koaxial bezüglich der Spindelachse angeordnet ist, wobei der Spannzylinder im Innern des Rotors oder des Spindelkastens untergebracht ist.The object of the invention is to improve this transmission principle so that, provided that the rotating drive elements are to be actuated hydraulically, a tensioning device can be created which manages with high pressures and therefore correspondingly small tensioning pistons, so that the overall size and the rotating mass are reduced with the advantageous consequences that higher speeds are permissible --- desirable especially for bar lathes, in which collets are used instead of jaw chucks at risk of centrifugal force - so that other equipment to be arranged on the spindle head can also be advantageously operated hydraulically and thus new, advantageous machine types are made possible, for example those in which the spindle drive motor is arranged coaxially with respect to the spindle axis, the clamping cylinder being accommodated in the interior of the rotor or the spindle box.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Lösung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Sie beruht auf den folgenden Überlegungen: Der Vorgang beim Spannen eines Werkstücks (oder Werkzeugs) umfaßt mehrere Phasen:The solution provided according to the invention is defined in the independent claims. It is based on the following considerations: The process of clamping a workpiece (or tool) involves several phases:
(a) die Spanneinrichtung ist mit einen wenig Kraft erfordernden Leerhub an den Durchmesser des Werkstücks/Werkzeugs heranzuführen.(a) The clamping device is to be brought up to the diameter of the workpiece / tool with an idle stroke requiring little force.
(b) wenn sich die Spannbacken an das Werkstück anlegen, erfolgt unter elastischer Deformation aller im Kraftfluß liegenden Teile der Spannhub, bis die gewünschte Spannkraft erreicht ist.(b) when the clamping jaws rest on the workpiece, the clamping stroke takes place with elastic deformation of all parts lying in the force flow until the desired clamping force is reached.
(c) während des Spindelumlaufs kann z.B. wegen Kaltfluß des Werkstücks ein "Nachfassen" der Spanneinrichtung erforderlich sein.(c) during spindle rotation, e.g. Because of the cold flow of the workpiece, a "follow-up" of the clamping device may be necessary.
Bei Stangendrehmaschinen ist es erwünscht, auch Phase (b) während des Spindelumlaufs auszuführen, das heißt, die Stange freizugeben, vorzuschieben und wieder zu spannen. In the case of bar lathes, it is desirable to also carry out phase (b) during the spindle revolution, that is to say to release, advance and re-tension the bar.
Das Prinzip der Erfindung besteht darin, das umlaufende Hydrauliknetz, das neben dem Spannzylinder und seinen Zylinderräumen noch Zu- und Abfuhrkanäle, Hilfs- und Steuerkolben und gegebenenfalls Steuerventile umfaßt, mittels eines stationären Hydraulikaggregats im Spindelstillεtand zu "füllen" und die Druckfluidquelle während des Spindelumlaufs abzukoppeln. Ein gesondertes Aggregat ist vorgesehen, mit dem während des Spindelumlaufs auf die Spannkraft eingewirkt werden kann.The principle of the invention is to "fill" the revolving hydraulic network, which in addition to the tensioning cylinder and its cylinder spaces also includes supply and discharge channels, auxiliary and control pistons and possibly control valves, by means of a stationary hydraulic unit when the spindle is at a standstill, and to decouple the pressure fluid source during the spindle revolution . A separate unit is provided which can be used to act on the clamping force during the spindle rotation.
Dies ermöglicht zunächst das Arbeiten mit sehr viel höheren Drücken als bisher üblich, so daß die umlaufenden Teile der Spanneinrichtung entsprechend klein gebaut werden können. Neben dem "Füllen" des Netzes kann man im Spindelstillstand auch noch die Phase (a) oder sogar die Phasen (a) und (b) des Spannvorgangs vornehmen, wobei das gesonderte Aggregat dann als Spannkraftspeicher ausgebildet ist. Man kann aber auch sämtliche Phasen (a), (b) und (c) mittels des gesonderten Aggregats ausführen, insbesondere beim Stangendrehen; das gesonderte Aggregat umfaßt dabei Mittel zum gesteuerten Verlagern des Spannkolbens. Dabei wird mit Vorteil ein Weguntersetzer/Kraftüberεetzer zwischen die (stationären) Mittel und den Spannkolben geschaltet, damit an der ersten Schnittstelle zwischen stationären und umlaufenden Teilen nur geringe Kräfte übertragen werden müssen. - Das somit angewandte Wirkprinzip ist am deutlichsten bei Durchführung von Phase (b) erkennbar: Die vom Spannkolben zu übertragende (Spann)-Energie als Produkt aus hoher (Spann)Kraft und kleinem (Spann)Weg wird an der ersten Schnittstelle als Produkt aus geringer (Verstell)Kraft und großem (Verstell)Weg eingespeist. Neben der hydraulischen Version eines Weguntersetzers/Kraftübersetzers kommt im Rahmen der Erfindung auch eine mechanische Version (gemäß Fig.6) in Frage.This initially allows working with much higher pressures than previously customary, so that the rotating parts of the clamping device can be made correspondingly small. In addition to "filling" the network, phase (a) or even phases (a) and (b) of the tensioning process can also be carried out when the spindle is at a standstill, the separate unit then being designed as a tensioning force store. However, all phases (a), (b) and (c) can also be carried out by means of the separate unit, in particular when turning the rods; the separate unit includes means for controlled displacement of the tensioning piston. In this case, a step-down / force converter is advantageously connected between the (stationary) means and the tensioning piston, so that only small forces have to be transmitted at the first interface between stationary and rotating parts. - The principle of action thus applied is most clearly recognizable when phase (b) is carried out: the (clamping) energy to be transmitted by the clamping piston as a product of high (clamping) force and a small (clamping) path becomes less at the first interface as a product (Adjust) power and large (adjust) way fed. In addition to the hydraulic version of a path reducer / force booster, a mechanical version (according to FIG. 6) is also possible within the scope of the invention.
Die zweite Schnittstelle zwischen stationärer Druckfluidquelle und UmlaufendemHydrauliknetz kann für Betrieb während des Spindelstillstands nach Art einer Hydraulikschnellkupplung mit hermetischer Abdichtung oder mit einer SpaltdichtungsKupplungsstelle ausgebildet sein; es wäre aber auch möglich, mit einer Drehdurchführung zu arbeiten, da diese nur im Stillstand der Spindel einen Fluidaustausch durchzuführen braucht. Das erwähnte Prinzip der weg-Kraft-Umsetzung würde sogar ermöglichen, eine permanent beaufschlagte oder beaufschlagbare Drehdurchführunm mit Niederdruck zu Verwenden. Es ist anzumerken, daß pneumatische Spannmittel-Kraftantriebe bekannt sind, bei denen die Druckluftquelle nur bei Spindelstillstand angekuppelt ist. Die kompressible Druckluft übernimmt dann während des Umlaufs die Rolle des Spannkraftspeichers (Firmendruckschrift Paul Forkardt "Kraftbetätigte Spannfutter" # 200.01.9D). Rückschlagventile dienen dabei als Absperrorgane für den umlaufenden Spannzylinder. Dem Fachmann ist aber bekannt, daß solche Spannantriebe nur bei relativ langsam umlaufenden sogenannten Vorderendfuttern verwendbar sind, da sie große Durchmesser aufweisen. Das Prinzip mitumlaufender Spannkraftspeicher ist auch bei den elektrischen Spannantrieben gemäß DE-PS 33 14 629 bzw. EP-OS 86 11 7350.2 vorgesehen.The second interface between the stationary pressure fluid source and the circulating hydraulic network can be designed for operation during the spindle standstill in the manner of a hydraulic quick coupling with a hermetic seal or with a gap seal coupling point; however, it would also be possible to work with a rotating union, since this only needs to carry out a fluid exchange when the spindle is at a standstill. The above-mentioned principle of displacement-force conversion would even make it possible to use a permanently acted upon or actable rotary lead-through with low pressure. It should be noted that pneumatic clamping means power drives are known in which the compressed air source is only coupled when the spindle is at a standstill. The compressible compressed air then takes over the role of the clamping force accumulator during the circulation (company publication Paul Forkardt "Power operated chucks"# 200.01.9D). Check valves serve as shut-off devices for the rotating clamping cylinder. However, it is known to the person skilled in the art that such tensioning drives can only be used with so-called front end chucks which rotate relatively slowly, since they have large diameters. The principle of revolving tension accumulator is also provided for the electric tension drives according to DE-PS 33 14 629 and EP-OS 86 11 7350.2.
Bei den Elektrospannern gemäß DE-PS 32 18084 oder DE-OS 36 42 309 sind mechanische Mittel vorgesehen, um die Spannkraft während des Spindelumlaufs zu verändern, zu steuern oder gar zu regeln; die mechanischen Mittel umfassen Getriebeelemente wie Riemen, Zahnräder, Schraubtriebe usw., wobei für den praktischen Einsatz solcher Vorrichtungen Faktoren wie Herstellungskosten, Geräuschentwicklung, Energieverluste, Betriebssicherheit, beherrschbare Maximaldrehzahlen und andere zu berücksichtigen sind.In the electrical tensioners according to DE-PS 32 18084 or DE-OS 36 42 309 mechanical means are provided in order to change, control or even regulate the clamping force during the spindle rotation; the mechanical means include gear elements such as belts, gears, screw drives, etc., factors such as manufacturing costs, noise, energy losses, operational safety, manageable maximum speeds and others being taken into account for the practical use of such devices.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, an der ersten Schnittstelle zwischen stationären und umlaufenden Verstellorganen spezielle Wälzlager, nämlich sogenannte Spindellager (Schrägkugellager) einzusetzen. In der älteren Patentanmeldung DE-37 27 445 ist ein Spannaggregat mit mitumlaufendem Spannkraftspeicher offenbart, bei dem Spannkräfte während des Spindelumlaufs über Axialwälzlager von einer stationären Verstelleinheit auf das umlaufende Aggregat übertragen werden; allerdings muß die volle Spannkraft über diese Lager geführt werden, die entsprechend dimensioniert werden müssen und, um eine einigermaßen vernünftige Lebensdauer garantieren zu können, auch nur kurzzeitig belastet werden sollten. Ein Weg-Kraft-Umsetzer gemäß vorliegender Erfindung würde eine Verbesserung dieser Konstruktion erlauben.In the context of the present invention, it is preferred to use special roller bearings, namely so-called spindle bearings (angular contact ball bearings), at the first interface between stationary and rotating adjusting members. In the older patent application DE-37 27 445, a tensioning unit with revolving tensioning force storage device is disclosed, in which tensioning forces are transferred from a stationary adjustment unit to the revolving assembly during the spindle revolution via axial roller bearings; however, the full clamping force must be guided through these bearings, which must be dimensioned accordingly and, in order to be able to guarantee a reasonably reasonable service life, should only be loaded for a short time. A displacement force converter according to the present invention would allow this construction to be improved.
Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen erläutert. Fig. 1 stellt einen axialen Längsschnitt durch den Spindelkasten einer Drehmaschine dar, ausgestattet mit einer hydraulisch betriebenen Spannvorrichtung gemäß der Erfindung.Embodiments of the subject of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 shows an axial longitudinal section through the headstock of a lathe, equipped with a hydraulically operated clamping device according to the invention.
Fig. 2 stellt im Teilschnitt die Hydraulikschnittstelle zwischen stationärer Fluiddruckquelle und umlaufendem Netz in zwei Arbeitspositionen dar,2 shows in partial section the hydraulic interface between the stationary fluid pressure source and the circulating network in two working positions,
Fig. 3 zeigt im Teilschnitt einen Spannkraftspeieher, wie er in der Maschine nach Fig. 1 und 2 vorgesehen sein kann,3 shows a partial section of a clamping force feeder, as can be provided in the machine according to FIGS. 1 and 2,
Fig. 4 ist eine Teilseitenansicht, teilweise geschnitten, einer Drehmaschine gemäß der Erfindung mit auf der Arbeitsspindel sitzendem Rotor des Spindelantriebsmotors,4 is a partial side view, partially in section, of a lathe according to the invention with the rotor of the spindle drive motor seated on the work spindle,
Fig. 5 zeigt analog Fig. 4 eine gegenüber dieser abgewandelte Ausführungsform einer Drehmaschine.5 shows, analogously to FIG. 4, an embodiment of a lathe which is modified compared to this.
Fig. 6 stellt einen axialen Längsschnitt durch den Spindelkasten einer Drehmaschine dar, ausgestattet mit einer mechanisch betriebenen Spannvorrichtung gemäß der Erfindung.Fig. 6 shows an axial longitudinal section through the headstock of a lathe, equipped with a mechanically operated clamping device according to the invention.
Fig. 7 ist ein axialer Längsschnitt durch den vorderen Teil eines Drehmaschinen-Spindelkastens mit hydraulisch betätigten Spanneinrichtungen am Spindelkopf zum Festspannen eines Spannmittels.Fig. 7 is an axial longitudinal section through the front part of a lathe headstock with hydraulically operated clamping devices on the spindle head for clamping a clamping device.
Fig. 8 zeigt den axialen Schnitt durch den vorderen Teil eines Drehmaschinen-Spindelkastens mit hydraulisch betätigten, am Spindelkopf angeordneten Betriebsmittein.Figure 8 shows the axial section through the front of a lathe headstock with hydraulically operated operating means located on the spindle head.
Fig. 1 zeigt im Axialschnitt den Spindelkasten 102 einer Drehmaschine mit Arbeitsspindel 104. Die Spindel ist mittels einer ersten Lagerbaugruppe 106, bestehend aus drei Schrägkugellagern als Festlager, und einem Loselager in Form eines weiteren Schrägkugellagers 105 im Spindelkasten gelagert. Das Loselager ist durch den an seinem Außenring anliegenden Bund 108 eines Flansches 118 axial vorgespannt; auf den Flansch 118 wirken die Kräfte dreier gleichförmig über den Umfang verteilter hydraulischer Arbeitszylinder 110 mit Kolben 114, deren Kolbenstangen 112 mit dem Flansch verbunden sind. Druckfedern 116 wirken zusätzlich zu dem Druck des eingespeisten Fluids und sorgen für eine Grundvorspannung.1 shows in axial section the headstock 102 of a lathe with a work spindle 104. The spindle is mounted in the headstock by means of a first bearing assembly 106, consisting of three angular contact ball bearings as a fixed bearing, and a loose bearing in the form of a further angular contact ball bearing 105. The loose bearing is axially preloaded by the collar 108 of a flange 118 resting on its outer ring; on the Flange 118 is acted upon by the forces of three hydraulic working cylinders 110 with pistons 114 distributed uniformly over the circumference, the piston rods 112 of which are connected to the flange. Compression springs 116 act in addition to the pressure of the fluid fed in and provide a basic preload.
An ihrem der Futterseite abgekehrten Ende weist die Spindel außerhalb des Spindelkastens eine Riemenscheibe 120 auf, an deren äußeren Ende ein Abschlußdeckel 122 mittels Schrauben 124- festgelegt ist. Die Spindel 104-, die Riemenscheibe 120 und der Deckel 122 begrenzen einen gestuften Hohlzylinder, der einen Hohlkolben 126 komplementärer Form aufnimmt.At its end facing away from the chuck side, the spindle has a pulley 120 outside the headstock, on the outer end of which a cover 122 is fixed by means of screws 124-. The spindle 104-, the pulley 120 and the cover 122 delimit a stepped hollow cylinder which receives a hollow piston 126 of complementary shape.
Fig. 1 zeigt den Kolben 126 in seiner äußeren (linken)Endlage, von der aus er einen maximalen Spannhub H 1 ausführen kann. Im unteren Teil ist der Kolben nach Durchlaufen eines Teilhubs H 2 dargestellt.Fig. 1 shows the piston 126 in its outer (left) end position, from which it can execute a maximum clamping stroke H 1. The piston is shown in the lower part after passing through a partial stroke H 2.
In der Hohlspindel 104 ist das übliche Zug-Druck-Rohr 128 axialverlagerbar, jedoch drehfest mit der Spindel verbunden, untergebracht. Die Verbindung des Rohres 128 mit einem am Spindelkopf 130 vorgesehenen In the hollow spindle 104, the usual pull-push tube 128 is axially displaceable, but non-rotatably connected to the spindle. The connection of the tube 128 with one provided on the spindle head 130
Spannmittel ist nicht dargestellt, weil diese Konstruktionen dem Fachmann geläufig sind. Die Übertragung der Spannkräfte vom Hohlkolben 126 auf das Zug-Druck-Rohr 128 erfolgt über vier in Nuten 134 der Spindel 104 geführte Schubsteine 132 mit zylindrischen inneren und äußeren Mantelflächen, die in entsprechenden Ringnuten des Kolbens 126 bzw. des Rohres 128 sitzen; die Montage erfolgt nach Art eines Bajonett-Verschlusses mittels Einführungsnuten 136 des Rohres 128.Clamping means is not shown because these constructions are familiar to the person skilled in the art. The transmission of the clamping forces from the hollow piston 126 to the pull-pressure tube 128 takes place via four thrust blocks 132 guided in grooves 134 of the spindle 104 with cylindrical inner and outer lateral surfaces, which are seated in corresponding annular grooves of the piston 126 or the tube 128; the assembly is carried out in the manner of a bayonet lock by means of insertion grooves 136 of the tube 128.
Die Riemenscheibe 120 ist durch eine Mehrzahl von über den Umfang verteilten Kegelstiften 140 auf der Spindel axial- und drehfest gesichert.The pulley 120 is secured axially and non-rotatably on the spindle by a plurality of conical pins 140 distributed over the circumference.
Die Zylinderräume 144, 146 des Hohlkolbens 126 sind über zugeordnete Kanalbohrungen 152 bzw. 154 gesteuert mit Druckfluid beaufschlagbar; ebenso sind die Zylinderräume 148 zweier im Deckel 122 axialverlagerbarer Hilfskolben 142 über Kanalbohrung 150 ansteuerbar; der in Fig. 1 untere Hilfskolben ist in seiner nach rechts bis zu einem Anschlag verlagerten Position dargestellt.The cylinder chambers 144, 146 of the hollow piston 126 can be pressurized with pressurized fluid via assigned channel bores 152 and 154; the cylinder spaces 148 of two auxiliary pistons 142 which can be axially displaced in the cover 122 can also be controlled via the channel bore 150; The lower auxiliary piston in FIG. 1 is shown in its position displaced to the right up to a stop.
Die Ansteuerung erfolgt von einem hydraulischen Bewegungswandlungssystem oder Umsetzer 160 aus über einen Druckkörper 158 mit einem Anschlußsystem 156. Der Umsetzer 160 umfaßt ferner als Eingangsorgane Steuerkolben 162, die bei Verlagerung nach links in zugeordneten Zylinderräumen 164 den Druck in diesen erhöhen, sowie Stufenkolben 166, die bei Verlagerung nach rechts den Fluiddruck in zugeordneten Zylinderräumen 168 erhöhen. Die Steuer- und Stufenkolben 162, 166 werden relativ zum Druckkörper 158 mittels des Übertragungsorgans 170 axialverlagert, das mit dem Innenring des Schrägkugellagers 172 fest verbunden ist. Demgemäß laufen die insoweit beschriebenen Teile des Umsetzers 160 synchron mit der Arbeitsspindel 104 um, und die Ansteuerung der Zylinderräume kann bei umlaufender Spindel geändert werden; dabei stellen der Kolben 126 und die Hilfskolben 142 die Ausgangsorgane des Umsetzers dar, wobei die zurückgelegten Wege umgekehrt proportional den jeweils wirksamen Kolbenflächen von Eingangs- und Ausgangsorganen sind, wenn beispielsweise durch Verlagern der Steuerkolben 162 nach links der Hohlkolben 126 ebenfalls nach links verlagert wird. Der Innenring des Schrägkugellagers 172 und eines danebensitzenden weiteren spiegelbildlich angeordneten Schrägkugellagers 172' sind gegeneinander axial verspannt und auf der Arbeitsspindel 104 axialverschieblich. Die Vorspannung erfolgt über die Außenringe mittels einer Flanschhülse 174 und eines Spannrings 176, der mit einer Ringscheibe 178 verschraubt ist, welche ihrerseits über Bolzen 182 mit Kolben 180, 180' verbunden ist. Diesen sind Zylinderräume 184 und 186 zugeordnet, die bei entsprechender Ansteuerung mit Druckfluid die Verlagerung der Kolben nach rechts bzw. links ermöglichen, unter Mitnahme der Bauteile 170 bis 182. Dabei werden, bei Verlagerung nach links, die Steuerkolben 162 in ihre Zylinderräume gedrückt, während bei Verlagerung nach rechts, das Übertragungsorgan 170, das hinter eine Nase 188 an den Stufenkolben 166 greift, diese in den Zylinderraum 168 hineinverlagert. Diese beiden Positionen sind in dem oberen bzw. unteren Teil von Fig. 1 gezeichnet. Es ist anzumerken, daß je vier Steuer- und Stufenkolben alternierend gleichförmig in Umfangsrichtung verteilt vorgesehen sind. Die Summe der wirksamen Kolbenflächen jedes Satzes von vier Steuer- oder Stufenkolben beträgt etwa 1/20 der wirksamen Kolbenfläche von Hohlkolben 126 im Zylinderraum 146. Sind also die Zylinderräume 164 über Kanalbohrungen mit dem Zylinderraum 146 verbunden, so genügt eine auf das Übertragungsorgan 170 wirkende Axialkraft von 300 daN zum Erzeugen einer Axialkraft von 6000 daN durch den Kolben 126 bei einem Hydraulikdruck von 160 bar. Eine Axialbelastung von etwa 300 daN kann aber auch bei extrem hohen Spindeldrehzahlen und auf Durchmessern entsprechend einem Spindeldurchlaß von z.B. 85 mm gefahrlos von den Lagern 105 und 172, 172' übertragen werden. Die Summe der wirksamen Kolbenflächen der Kolben 114 ist etwas größer ausgelegt als die der Kolben 180 und 180', und durch eine hydraulische Verbindung (nicht gezeichnet) von Zylinder 186 und Zylindern 110 wird erreicht, daß die Reaktionskräfte in den Spindelkasten eingeleitet werden.The control takes place from a hydraulic movement conversion system or converter 160 via a pressure body 158 with a connection system 156. The converter 160 further comprises, as input members, control pistons 162 which increase the pressure in associated cylinder spaces 164 when shifted to the left, as well as step pistons 166 which when shifting to the right, increase the fluid pressure in assigned cylinder spaces 168. The control and step pistons 162, 166 are axially displaced relative to the pressure body 158 by means of the transmission member 170, which is firmly connected to the inner ring of the angular contact ball bearing 172. Accordingly, the parts of the converter 160 described so far rotate synchronously with the work spindle 104, and the actuation of the cylinder spaces can be changed while the spindle rotates; The piston 126 and the auxiliary piston 142 represent the output organs of the converter, the distances traveled being inversely proportional to the effective piston areas of the input and output organs, for example if the hollow piston 126 is also shifted to the left by moving the control piston 162 to the left. The inner ring of the angular contact ball bearing 172 and a further angular contact ball bearing 172 'arranged next to it in mirror image are axially braced against one another and axially displaceable on the work spindle 104. The pretensioning takes place via the outer rings by means of a flange sleeve 174 and a clamping ring 176 which is screwed to an annular disk 178, which in turn is connected to pistons 180, 180 'via bolts 182. These are assigned to cylinder chambers 184 and 186, which, when appropriately actuated with pressurized fluid, enable the pistons to be displaced to the right or left, taking components 170 to 182 with them. In the event of displacement to the left, the control pistons 162 are pressed into their cylinder chambers while when shifting to the right, the transmission element 170, which engages behind a lug 188 on the stepped piston 166, shifts it into the cylinder space 168. These two positions are drawn in the upper and lower part of FIG. 1. It should be noted that four control and stepped pistons are alternately distributed uniformly in the circumferential direction. The sum of the effective piston areas of each set of four control or stepped pistons is approximately 1/20 of the effective piston area of hollow pistons 126 in the cylinder space 146. Thus, if the cylinder spaces 164 are connected to the cylinder space 146 via channel bores, an axial force acting on the transmission element 170 is sufficient of 300 daN to generate an axial force of 6000 daN through the piston 126 at a hydraulic pressure of 160 bar. An axial load of approximately 300 daN can also be safely transmitted from bearings 105 and 172, 172 'even at extremely high spindle speeds and with diameters corresponding to a spindle passage of, for example, 85 mm. The sum of the effective piston areas of the pistons 114 is designed to be somewhat larger than that of the pistons 180 and 180 ', and a hydraulic connection (not shown) of the cylinders 186 and cylinders 110 ensures that the reaction forces are introduced into the headstock.
Die wirksame Kolbenflache von Hohlkolben 126 ist im Zylinderraum 146 etwas größer als im Zylinderraum 144. Werden beide Zylinderräume mit demselben Druck beaufschlagt, arbeitet der Kolben als Differentialkolben mit großer Verlagerung unter geringer Kraftentwicklung bei Einspeisung eines geringen Volumens von Hydraulikflüssigkeit. Das Druckfluid wird von einem stationären (nicht gezeigten) Hydraulikaggregat geliefert, dessen Druckausgang bei stillstehender Arbeitsspindel 104 an das umlaufende Hydrauliknetz angekoppelt werden kann. Fig. 2 zeigt im oberen Teil die Entkopplungsposition, im unteren Teil die gekoppelte Position. Der Druckkörper 158 weist als ein Kupplungsteil ein entsperrbares Kugelrückschlagventil 202 auf, während im Spindelkasten 102 ein nichtumlaufendes zweites Kupplungsteil angeordnet ist, das beispielsweise über einen Druckschlauch an das Hydraulikaggregat anschließbar ist. Wird der Zylinderraum 216 mit Druckfluid angespeist, verlagert sich der Kupplungskolben 210 in Richtung Druckkörper, bis sich ein Dichtring 214 hermetisch abdichtend anlegt und ein Dorn 212 die Absperrkugel 206 vom Sitz 234 zurückdrückt. Dies ist natürlich nur möglich, wenn die beiden Kupplungsteile miteinander ausgefluchtet stehen; die Winkel läge der Spindel wird zu diesem Zweck erfaßt, und zwar mittels eines induktiven Sensors 198, der mit einem Zahnkranz 196 zusammenwirkt (Fig. 1). Die Verbindungsbohrung 230 mündet dann beispielsweise in einen der Zylinderräume 164. Im Abdichtbereich des Dichtrings 214 ist eine Abplattung 232 des Druckkörpers 158 vorgesehen. Die Zu- und Ableitungen des Zylinderraums 216 und deren Steuerung sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.The effective piston area of hollow pistons 126 is somewhat larger in the cylinder chamber 146 than in the cylinder chamber 144. If both cylinder chambers are pressurized with the same pressure, the piston works as a differential piston with a large displacement and low force development while feeding in a small volume of hydraulic fluid. The pressure fluid is supplied by a stationary hydraulic unit (not shown), the pressure output of which can be coupled to the rotating hydraulic network when the work spindle 104 is at a standstill. Fig. 2 shows the decoupling position in the upper part, the coupled position in the lower part. The pressure body 158 has, as a coupling part, an unlockable ball check valve 202, while a non-rotating second coupling part is arranged in the headstock 102 and can be connected to the hydraulic unit, for example, via a pressure hose. If the cylinder space 216 is supplied with pressure fluid, the clutch piston 210 moves in the direction of the pressure body until a sealing ring 214 hermetically seals and a mandrel 212 presses the shut-off ball 206 back from the seat 234. Of course, this is only possible if the two coupling parts are aligned; the angle of the spindle would be detected for this purpose, by means of an inductive sensor 198 which interacts with a ring gear 196 (Fig. 1). The connecting bore 230 then opens, for example, into one of the cylinder spaces 164. A flattening 232 of the pressure element 158 is provided in the sealing area of the sealing ring 214. The inlets and outlets of the cylinder space 216 and their control are not shown for the sake of simplicity.
Gemäß Fig. 3 enthält der Druckkörper noch einen Hydraulikfluidspeicher in Form eines Zylinderraums 306 mit einem gegen die Kraft einer Feder 310 verlagerbaren Kolben 308. Diese Anordnung kann auch als Spannkraftspeicher dienen.According to FIG. 3, the pressure body also contains a hydraulic fluid reservoir in the form of a cylinder space 306 with a piston 308 that can be displaced against the force of a spring 310. This arrangement can also serve as a tension force reservoir.
Die Funktion der Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 1 bis 3 wird nachstehend erläutert, wobei vereinfachend angenommen wird, daß das Zug-Druck-Rohr für das Spannen nach links in Fig. 1 zu verlagern ist.The function of the embodiment of the invention according to FIGS. 1 to 3 will be explained below, assuming for simplicity that the tension-compression tube for tensioning is to be shifted to the left in FIG. 1.
Verschiedene Betriebsarten sind möglich:Different operating modes are possible:
Erste Betriebsart. Im Spindelstillstand wird das Hydraulikaggregat angekuppelt und der Zylinderraum 146 mit einem die Spannkraft bestimmenden Druck beaufschlagt, der durch den mitumlaufenden Speicher gemäß Fig. 3 gespeichert wird. Nach Abkuppeln kann die Dreharbeit ausgeführt werden. Durch erneutes Ankuppeln des Hydraulikaggregats, jetzt drucklos, wird das Werkstück wieder frei und der Spannkraftspeicher drucklos. Bei der Druckbeaufschlagung des umlaufenden Hydraulikkreislaufs haben die Steuerkolben 162 die Tendenz, nach rechts zu laufen, und die Stufenkolben haben die Tendenz, nach links zu laufen; beide stehen jedoch im Eingriff mit dem Übertragungsorgan 170. Eine etwaige Kraftdifferenz infolge ungleicher wirksamer Kolbenflächen führt zu einer Verlagerung des letzteren in eine seiner Endstellungen. Von dann an sind diese Komponenten des Systems nicht mehr an den Spann- und Entspannvorgängen beteiligt.First operating mode. When the spindle is at a standstill, the hydraulic unit is coupled and the cylinder space 146 is acted upon by a pressure which determines the clamping force and which is stored by the revolving accumulator according to FIG. 3. After uncoupling, the shooting can be done. By reconnecting the hydraulic unit, now depressurized, the workpiece becomes free again and the clamping force accumulator is depressurized. When the recirculating hydraulic circuit is pressurized, the control pistons 162 tend to run to the right and the stepped pistons tend to run to the left; however, both are in engagement with the transmission element 170. A possible difference in force due to unequal effective piston surfaces leads to a displacement of the latter into one of its end positions. From then on, these components of the system are no longer involved in the tensioning and relaxation processes.
Zweite Betriebsart. Die wirksamen Kolbenflächen werden absichtlich so ausgelegt, daß bei der ersten Betriebsart eine Verlagerung der Steuerkolben 162 immer nach rechts erfolgt, wenn gespannt wird. Im Zylinderraum 186 kann dann eine Druckfeder untergebracht werden, die als (zusätzlicher) Spannkraftspeicher wirkt; natürlich kann auch der Zylinderraum 184 eine solche Feder enthalten, und die Auslegung der Kolbenflächen wäre dann irrelevant.Second operating mode. The effective piston surfaces are deliberately designed so that in the first mode of operation the control pistons 162 are always shifted to the right when tensioning takes place. A compression spring can then be accommodated in the cylinder chamber 186, which acts as an (additional) tension force accumulator; Of course, the cylinder space 184 can also contain such a spring, and the design of the piston surfaces would then be irrelevant.
Dritte Betriebsweise. Wie zuvor, jedoch kann während der Dreharbeit jeder der Zylinderräume 184, 186 mit Hydraulikdruck beaufschlagt werden unter entsprechender Verlagerung des Übertragungsorgans 170 und der mit ihm mechanisch/hydraulisch gekoppelten Kolben 162 und 166. Auf diese Weise ist es möglich, die Spannkräfte während des Spindelumlaufs zu verändern.Third mode of operation. As before, however, during the turning work, each of the cylinder spaces 184, 186 can be subjected to hydraulic pressure with a corresponding displacement of the transmission element 170 and the pistons 162 and 166 mechanically / hydraulically coupled to it. In this way, it is possible to increase the clamping forces during the spindle rotation change.
Vierte Betriebsweise. Diese Betriebsweise ist besonders für Stangendrehmaschinen bestimmt, bei denen während des Spindelumlaufs nicht nur die Spannkraft variiert oder zumindest konstantgehalten werden soll, sondern auch ein Vorschub des Werkstücks möglich sein soll, was also ein Lösen und Wiederspannen der Zange erfordert. Hierfür ist an der Vorrichtung gemäß Fig. 1 eine Änderung vorgesehen, indem in den Druckkörper 158 ein drucksteuerbares Ventil (nicht gezeigt) eingebaut ist, das bis zu einem vorgegebenen Druck im Zylinderraum 146 diesen mit Zylinderraum 144 verbindet, oberhalb dieses Drucks jedoch absperrt und dafür Zylinderraum 144 mit Kanal 168 bzw. Zylinder 306 verbindet.Fourth mode of operation. This mode of operation is particularly intended for bar turning machines, in which not only the clamping force is to be varied or at least kept constant during the spindle revolution, but also a feed of the workpiece is to be possible, which therefore requires loosening and reclamping of the pliers. For this purpose, a change is provided to the device according to FIG. 1, in that a pressure-controllable valve (not shown) is installed in the pressure body 158, which connects this to the cylinder space 144 up to a predetermined pressure in the cylinder space 146, but shuts off above this pressure and therefore Connects cylinder space 144 with channel 168 or cylinder 306.
In der Ausgangsstellung stehen die Kolben 180, 180' in ihrer rechten Endstellung, wobei die Steuerkolben 162 mit ihrem linken Kolbenboden in Position "A" stehen. Die übrigen Kolben 166, 126 und Hilfskolben 142 nehmen die in der unteren Hälfte von Fig. 1 dargestellte Position ein.In the starting position, the pistons 180, 180 'are on their right End position, with the control piston 162 with its left piston head in position "A". The remaining pistons 166, 126 and auxiliary pistons 142 assume the position shown in the lower half of FIG. 1.
Von dem stationären Hydraulikaggregat wird das umlaufende Hydrauliknetz mit einem Vordruck angesteuert, der unter dem Schließdruck für das erwähnte drucksteuerbare Ventil liegt. Nach Abkuppeln der stationären Druckquelle vom umlaufenden Netz wird Zylinderraum 186 mit Druck beaufschlagt. Die Kolben 180, 180' wandern nach links aus und drücken die Steuerkolben nach links in Position "B". Da das drucksteuerbare Ventil noch offen ist, arbeitet Kolben 126 als Differentialkolben, und das eingespeiste Fluidvolumen genügt, ihn den Hub H2 durchlaufen zu lassen, so daß er in die Position gelangt, die in der oberen Hälfte von Fig. 1 dargestellt ist. Dabei werden die mit dem Zug-Druck-Rohr 128 in Wirkverbindung stehenden Backen der Spannzange soweit geschlossen, daß sie an der zu bearbeitenden Stange zur Anlage kommen. Weitere Druckerhöhung im Zylinder 186 führt zu einem Druckanstieg im Zylinder 164 über den kritischen Wert hinaus, bei dem das erwähnte drucksteuerbare Ventil schaltet, und es wird jetzt die Verbindung zwischen den Zylinderräumen 144 und 146 gesperrt, während die Verbindung zwischen Raum 144 und Raum 168 hergestellt wird. Der Kolben 126 ist also einseitig entlastet, und die Druckübersetzung zwischen den Kolben 162 und dem Kolben 126 kommt zur Wirkung. Demgemäß wird das Zug-Druck-Rohr unter elastischer Längung der zwischengeschalteten Bauteile um den zum Festspannen der Werkstückstange noch erforderlichen Weg (maximal ein Millimeter) verlagert. Dabei erreichen die Steuerkolben 162 die Position "C".The circulating hydraulic network is controlled by the stationary hydraulic unit with a pre-pressure which is below the closing pressure for the pressure-controlled valve mentioned. After uncoupling the stationary pressure source from the circulating network, pressure is applied to cylinder space 186. The pistons 180, 180 'migrate to the left and push the control pistons to the left in position "B". Since the pressure controllable valve is still open, piston 126 operates as a differential piston, and the volume of fluid fed is sufficient to let it pass through stroke H2 so that it reaches the position shown in the upper half of FIG. 1. The jaws of the collet which are operatively connected to the push-pull tube 128 are closed to such an extent that they come to rest on the rod to be machined. Further pressure increase in cylinder 186 leads to an increase in pressure in cylinder 164 above the critical value at which the pressure-controlled valve mentioned switches, and the connection between cylinder spaces 144 and 146 is now blocked while the connection between space 144 and space 168 is established becomes. The piston 126 is thus relieved on one side, and the pressure transmission between the pistons 162 and the piston 126 comes into effect. Accordingly, the tension-compression tube is displaced by the elastic lengthening of the intermediate components by the distance still required for clamping the workpiece rod (maximum one millimeter). The control pistons 162 reach the position "C".
Um während des SpindelUmlaufs die Spannzange zu lösen, werden die Kolben 180, 180' in ihre rechte Endlage verfahren, wobei das Übertragungsorgan die Stufenkolben 166 mitschleppt, nachdem die elastische Längung wieder entspannt hat (Kolben 162 fahren zurück nach "B"). Dadurch werden die Hilfskolben 142 in ihre rechte Endstellung verlagert, wobei auch der Hohlkolben 126 um den Hub H2 nach rechts verlagert wird; das genügt zum Lösen der Spannzange. Die Steuerkolben 162 kehren dabei wieder in Position "A" zurück.In order to release the collet during the spindle rotation, the pistons 180, 180 'are moved into their right-hand end position, the transmission member dragging the stepped piston 166 after the elastic elongation has relaxed again (piston 162 move back to "B"). As a result, the auxiliary pistons 142 are shifted into their right end position, the hollow piston 126 also being shifted to the right by the stroke H2; that is enough to loosen the collet. The control pistons 162 return to position "A".
Man erkennt, daß die Ankupplung des stationären Hydraulikaggregats an das umlaufende System nur noch zum Ausgleich von Leckagen notwendig ist. An dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3 können zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden. Beispielweise könnte der Hohlkolben, der wegen des Betriebs mit Hochdruck relativ klein ist, in einem sogenannten Vorderendfutter integriert sein oder auch im Raum zwischen den beiden Spindellagern 105 und 106 -- zum Beispiel integriert in den Druckkörper 158 -- untergebracht werden. Dies wäre vorteilhaft insofern, als dann bei einem konzentrisch zur Spindelachse angeordneten Spindelantriebsmotor, wie weiter unten noch unter Bezugnahme auf Fig. 4 und 5 zu erläutern, dessen Rotor mit kleinerem Durchmesser ausgeführt werden könnte und/oder noch eine mitumlaufende Abstützung für die Werkstückstangen bzw. deren Vorschubstange vorgesehen werden könnte.It can be seen that the coupling of the stationary hydraulic unit to the circulating system is only necessary to compensate for leaks. Numerous modifications can be made to the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3. For example, the hollow piston, which is relatively small due to high-pressure operation, could be integrated in a so-called front end chuck or could also be accommodated in the space between the two spindle bearings 105 and 106 - for example integrated in the pressure body 158. This would be advantageous insofar as a spindle drive motor arranged concentrically to the spindle axis, as will be explained further below with reference to FIGS. 4 and 5, whose rotor could be designed with a smaller diameter and / or a rotating support for the workpiece rods or whose feed rod could be provided.
Ferner könnte man mittels des Umsetzers 160 nur die eigentliche Spannbewegung ausführen und die Versteilbewegung zur Anpassung an andere Nominal-Spanndurchmesser mittels eines Gleitschraubtriebs etwa gemäß DE-PS 3727445 ausführen.Furthermore, the converter 160 could only be used to carry out the actual clamping movement and the adjusting movement to adapt to other nominal clamping diameters by means of a sliding screw drive, for example according to DE-PS 3727445.
Fig. 4 läßt erkennen, daß dank der erfindungsgemäßen Gestaltung des Spannantriebs der Spindelantriebsmotor koaxial bezüglich der Spindelachse angeordnet werden kann, und zwar unmittelbar an der hinteren Stirnseite des Spindelkastens 102, der auf dem Maschinensockel 402 sitzt. Die Teile der Spindel zwischen den Spindellagern sind entsprechend Fig. 1 ausgeführt; das hintere Spindelende wird, soweit es von der Darstellung nach Fig. 1 abweicht, nachstehend erläutert.Fig. 4 shows that thanks to the inventive design of the clamping drive, the spindle drive motor can be arranged coaxially with respect to the spindle axis, directly on the rear end of the headstock 102, which sits on the machine base 402. The parts of the spindle between the spindle bearings are designed according to Fig. 1; the rear spindle end, as far as it differs from the illustration in FIG. 1, is explained below.
Dieses hintere Spindelende trägt den aus zwei Teilen 426, 428 bestehenden Rotorträger, der axial- und drehfest auf der Spindel 104 befestigt ist. In ihm ist der mit dem Zug-Druck-Rohr verschraubte Hohlkolben 432 axialverlagerbar eingebaut, und der Kolben begrenzt mit dem Rotorträger die Zylinderräume 434, 436, die über Kanalbohrungen 438 ansteuerbar sind. Ein Außenmantel 440 des Rotorträgers ist wärmeisolierend; auf ihm sitzt der zylindrische Rotorblechkern 424.This rear spindle end carries the rotor carrier consisting of two parts 426, 428, which is fixed axially and rotationally fixed on the spindle 104. In it, the hollow piston 432, which is screwed to the pull-pressure pipe, is installed so as to be axially displaceable, and the piston, with the rotor carrier, delimits the cylinder spaces 434, 436, which can be controlled via channel bores 438. An outer jacket 440 of the rotor carrier is heat-insulating; the cylindrical rotor core 424 sits on it.
Der Stator des Motors umfaßt den Statorträger 412, den Statorblechkern 418 und die Statorwicklung 442. Der Statorträger kann am Spindelkasten mittels Zentrierflansch 414 angeschraubt sein (dargestellt in der oberen Hälfte von Fig. 4) oder aber mittels einer Rippe 408 auf dem Maschinensockel 402 aufgeständert werden, wobei die Ausrichtung mittels einer großen Paßfeder 406 erfolgt, die in eine Nut der Rippe 408 greift und in einer Nut 404 des Sockels 402 eingefügt ist, so daß der Stator axial und radial positioniert wird. Der Spindelkastendeckel 416 dient dann nur als Anschlag, und der Spindelkasten ist durch eine thermische Isolationsschicht 410 gegen Konvektionswärme vom Motor geschützt.The stator of the motor includes the stator carrier 412, the stator core 418 and the stator winding 442. The stator carrier can be screwed onto the headstock by means of the centering flange 414 (shown in the upper one) Half of Fig. 4) or by means of a rib 408 on the machine base 402, the alignment being carried out by means of a large feather key 406 which engages in a groove of the rib 408 and is inserted in a groove 404 of the base 402, so that the stator is positioned axially and radially. The headstock cover 416 then only serves as a stop, and the headstock is protected against thermal heat from the motor by a thermal insulation layer 410.
Zweckmäßigerweise wird als Antriebsmotor ein Synchron- oder Asynchron- Drehstrommotor verwendet, der von einem Frequenzumrichter (nicht gezeigt) gespeist wird. Bei den angestrebten extrem hohen Drehzahlen der Spindel sind die Kurzschlußringe und Läuferstäbe des Rotors besonders durch Fliehkräfte gefährdet und deshalb durch Wickelbänder 430 aus leichtem, jedoch hochfestem Fasermaterial, z.B. Kohlenstoffasern, gesichert, die mit Vorspannung aufgezogen sind.A synchronous or asynchronous three-phase motor, which is fed by a frequency converter (not shown), is expediently used as the drive motor. At the desired extremely high speeds of rotation of the spindle, the short-circuit rings and rotor bars of the rotor are particularly at risk from centrifugal forces and are therefore wrapped in 430, light, but high-strength fiber material, e.g. Carbon fibers, secured, which are stretched with pretension.
Es kann vorteilhaft sein, Motoren mit Polumschaltung zu verwenden.It can be advantageous to use motors with pole changing.
Eine den Stator umgebende Hülse 420 begrenzt einen Strömungspfad fürA sleeve 420 surrounding the stator defines a flow path for
Kühlmittel, das über einen Stutzen 422 zirkuliert..Coolant circulating through a nozzle 422 ..
Während in der Konstruktion nach Fig. 4 der Rotor fliegend auf der Spindel sitzt, ist er in der Ausführungsform nach Fig. 5 durch zwei Lager 536, 538 abgestützt, von denen das Lager 536 zugleich das hintere Spindellager darstellt. Dadurch werden zwar auf die Spindel wirkende Biegemomente vermieden, die gemäß Fig. 4 die Spindel deformieren können, doch besteht die Gefahr einer Fehlausfluchtung der drei Lager, wodurch ständig Biegekräfte auf das freie Ende der Spindel, verkörpert durch den Zylindermantel 528 und den Hohlkolben 530, entstehen. Deshalb wird durch einen bewußt vorgesehenen Spalt zwischen dem Zylindermantel 528 und dem Rotorträger 526 die Biegewilligkeit der Rotoranordnung erhöht. Nach den Erläuterungen zu Fig. 1 und 4 versteht der Fachmann die Funktion der übrigen Komponenten ohne detaillierte Erläuterung, so daß eine summarische Aufzählung genügt: Die Zylinderräume 532 und 534 wirken mit dem Hohlkolben zusammen, um das Zug-Druck-Rohr 128 axial zu verlagern; Maschinensockel 502, Zentrierring 512, Rippe 508, Paßfeder 506, Nut 504, thermische Abschirmungen 510 und 524 finden sich analog in Fig. 4 ebenso wie Rotorkern 522, Statorträger 514, Statorkern 518, Statorwicklung 520 und Endflansch 516. Figur 6 zeigt eine weitere, auf der Erfindung basierende Konstruktionsvariante, bei welcher der Weg-Kraft-Umsetzer einen eingangsseitigen, mit geringer Stellkraft durchgeführten Stellhub H in einen kleinen, mit einer großen Spannkraft verbundenen Spannhub h umsetzt. Der gesamte Weg-Kraft- Umsetzer 662 ist in diesem Falle zwischen den beiden Spindellagern 106 und 678 der Arbeitsspindel 104 in einem Spindelkasten 102 untergebracht, welcher ähnlich dem Spindelkasten in Fig. 1 aufgebaut ist. Aus diesem Grunde bedarf der Spindelkasten auch keiner weiteren Erläuterung mehr. Auch der Antrieb der Arbeitsspindel erfolgt ähnlich wie in Fig. 1 über eine Keilriemenscheibe 120, die nur andeutungsweise gezeichnet ist, da ihre Konstruktionsweise samt der Befestigung auf dem Spindelende dem Fachmann hinlänglich bekannt sind.4 while the rotor is flying on the spindle, in the embodiment according to FIG. 5 it is supported by two bearings 536, 538, of which the bearing 536 also represents the rear spindle bearing. Although bending moments acting on the spindle, which can deform the spindle according to FIG. 4, are avoided, there is a risk of misalignment of the three bearings, which constantly causes bending forces on the free end of the spindle, embodied by the cylinder jacket 528 and the hollow piston 530, arise. Therefore, the intention to bend the rotor arrangement is increased by a deliberately provided gap between the cylinder jacket 528 and the rotor support 526. 1 and 4, the person skilled in the art understands the function of the other components without detailed explanation, so that a summary is sufficient: the cylinder spaces 532 and 534 cooperate with the hollow piston in order to axially displace the pull-pressure tube 128 ; Machine base 502, centering ring 512, rib 508, feather key 506, groove 504, thermal shields 510 and 524 are found analogously in FIG. 4, as are rotor core 522, stator carrier 514, stator core 518, stator winding 520 and end flange 516. FIG. 6 shows a further construction variant based on the invention, in which the displacement-force converter converts an actuating stroke H on the input side, which is carried out with a low actuating force, into a small clamping stroke h, which is associated with a large clamping force. In this case, the entire travel-force converter 662 is accommodated between the two spindle bearings 106 and 678 of the work spindle 104 in a headstock 102, which is constructed similarly to the headstock in FIG. 1. For this reason, the headstock needs no further explanation. The drive of the work spindle is similar to that in FIG. 1 via a V-belt pulley 120, which is only indicated, since its construction, including the attachment on the spindle end, is well known to the person skilled in the art.
Anders als in Figur 1 ist das Zug-Druckrohr 128, an das man sich an seiner rechten Seite ein Spannmittel angeschlossen vorzustellen hat, nur im vorderen Teil der Arbeitsspindel 104 ausgebildet. Die Übertragung der Spannbewegung und der Spannkraft von den um die Spindel herum angebrachten Organen, auf das Zug-Druckrohr 128 erfolgt über mehrere (z.B. drei) Keile 604, welche durch achsparalle Schlitze 680 im Zylindermantel der Arbeitsspindel hindurchgeführt sind und mit ihren Nasen 660 in Ausnehmungen 602 des Zug-Druckrohres eingreifen. Außerhalb der Spindel sind die Keile 604 auf eine nicht dargestellte Weise in dem auf dem Außenzylinder der Spindel axialverschieblichen Schubring 606 befestigt. Eine Stellhülse 61o ist über zwei Kugelkränze 616 relativ zur Spindel drehbar gelagert, wobei das entsprechende Lager auch hohe Axialkräfte zu übertragen imstande ist. Ein Innengewinde 612 der Stellhülse steht im Eingriff mit einem Außengewinde 608 des Schubringes 606.In contrast to FIG. 1, the pull-pressure pipe 128, to which one has to imagine a clamping device connected on its right side, is only formed in the front part of the work spindle 104. The transmission of the tensioning movement and the tensioning force from the organs attached around the spindle to the tension-pressure pipe 128 takes place via several (e.g. three) wedges 604 which are passed through axially parallel slots 680 in the cylinder jacket of the work spindle and with their lugs 660 in recesses 602 of the push-pull pipe. Outside the spindle, the wedges 604 are fastened in a manner not shown in the thrust ring 606, which is axially displaceable on the outer cylinder of the spindle. An adjusting sleeve 61o is rotatably mounted relative to the spindle via two ball rings 616, the corresponding bearing also being able to transmit high axial forces. An internal thread 612 of the adjusting sleeve is in engagement with an external thread 608 of the thrust ring 606.
Der drehfest, jedoch längsverschieblich gelagerte Schubring stellt zusammen mit der rotierbaren, jedoch axialfest gelagerten Stellhülse einen Gleitschraubtrieb dar, mit dem durch eine Rotationsbewegung der Stellhülεe 610 eine Verlagerung des Zug-Druckrohres 128 relativ zu der an ihrer rechten Seite 682 als Wälzlagerinnenrinf ausgebildeten Schiebehülse 614 vorgenommen werden kann. Hit dieser Bewegung wird bei stillstehender Spindel der Leerhub durchgeführt, mit dem z.B. bei einem Spannfutter die Anpassung an den Werkstückdurchniesser erfolgt. Der motorische Antrieb zur Durchführung des Leerhubes erfolgt im Beispiel der Figur 6 durch einen nicht dargestellten Antriebsmotor, der seine Drehbewegung einem Zahnrad 620 mitteilt, welches sich im Eingriff mit einem an der Stellhülse 610 vorhandenen Zahnkranz 618 befindet. Dieser Zahnradeingriff besteht nur im Stillstand und wird dadurch bewirkt, daß die Antriebswelle 624, mit welcher das Zahnrad 620 fest verbunden ist (symbolisiert durch die Linie 628), durch eine Schwenkbewegung eines nicht dargestellten Mechanismus in Richtung des Pfeiles 626 auf den Zahnkranz 618 zubewegt wird.The rotationally fixed but longitudinally displaceable thrust ring, together with the rotatable but axially fixed adjusting sleeve, constitutes a sliding screw drive with which, due to a rotational movement of the adjusting sleeve 610, the tension-pressure tube 128 is displaced relative to the sliding sleeve 614 formed on its right side 682 as a roller bearing inner ring can be made. With this movement, the idle stroke is carried out when the spindle is at a standstill, with which, for example, a chuck is adapted to the workpiece diameter. The motor drive for carrying out the idle stroke takes place in the example of FIG. 6 by a drive motor, not shown, which communicates its rotational movement to a gear 620 which is in engagement with a ring gear 618 provided on the adjusting sleeve 610. This gear engagement is only at a standstill and is caused by the fact that the drive shaft 624, with which the gear 620 is firmly connected (symbolized by the line 628), is moved towards the ring gear 618 by a pivoting movement of a mechanism, not shown, in the direction of arrow 626 .
Die Schiebehülse 614 ist auf dem Außenzylinder der Spindel axialverschieblieh, jedoch durch den Eingriff einer Paßfeder 640 in eine Längsnut 674 relativ zur Spindel 104 verdrehfest angeordnet. Die linke Partie 684 der Schiebehülse 614 ist als Spindel eines Kugel-Wälzgewindetriebes mit den Kugeln 630 und der Mutter 632, welche auf ihrer linken Seite gleichzeitig als Außenring eines Axialkugellagers dient, ausgebildet. Der Innenring 636 des Axiallagers ist mittels mehrerer Spezialkegelstifte 638 mit der Spindel fest verbunden, um die über die Kugeln 634 übertragene axiale Spannkraft in die Spindel einzuleiten.The sliding sleeve 614 is axially displaceable on the outer cylinder of the spindle, but non-rotatably arranged relative to the spindle 104 due to the engagement of a parallel key 640 in a longitudinal groove 674. The left part 684 of the sliding sleeve 614 is designed as a spindle of a ball rolling screw drive with the balls 630 and the nut 632, which on the left side also serves as the outer ring of an axial ball bearing. The inner ring 636 of the axial bearing is fixedly connected to the spindle by means of several special taper pins 638 in order to introduce the axial clamping force transmitted via the balls 634 into the spindle.
Bei einer Drehung der Mutter 632 relativ zur Spindel erfolgt eine Verlagerung der Schiebehülse 614, was der Durchführung eines Spannhubes entspricht. Da der maximale Spannhub nur in der Größenordnung von einigen Millimetern (z.B. drei) liegen muß, entspricht dieser Verlagerungshub (bei z.B. einer Spindelsteigung von 10 mm) nur dem Bruchteil einer Umdrehung der Mutter 632. Die notwendige kleine Drehbewegung der Mutter wird dadurch erzielt, daß mehrere relativ zur Spindel 104 verdrehfeste, jedoch axialverschiebliche Nutrollen 644 bei ihrer Längsverschiebung in auf dem Außenumfang der Mutter632 angebrachten Steilgewindenuten abrollen. Die Nutrollen 644 sind über Kugeln 646 und Wälzlager-Außenteile 648 in der Zylinderwand einer Muffe 650 untergebracht, welche axialverschieblich auf der Spindel angeordnet, und durch den Eingriff einer Paßfeder 654 in eine Längsnut 652 an einer Verdrehung relativ zur Spindel gehindert wird.When the nut 632 is rotated relative to the spindle, the sliding sleeve 614 is displaced, which corresponds to carrying out a clamping stroke. Since the maximum clamping stroke only has to be of the order of a few millimeters (e.g. three), this displacement stroke (for example with a spindle pitch of 10 mm) corresponds to only a fraction of a turn of the nut 632. The necessary small rotary movement of the nut is achieved in that a plurality of grooving rollers 644 which are non-rotatable but axially displaceable relative to the spindle 104 roll during their longitudinal displacement in steep thread grooves provided on the outer circumference of the nut632. The grooved rollers 644 are accommodated via balls 646 and roller bearing outer parts 648 in the cylinder wall of a sleeve 650, which is arranged axially displaceably on the spindle and is prevented from rotating relative to the spindle by the engagement of a feather key 654 in a longitudinal groove 652.
Die Längsverschiebung der Muffe 650 wird von der Bewegung einer Versteileinrichtung 180, 180', 184, 186 (die in Fig.1 bereits erläutert wurde) unter Beteiligung der Bauteile 672, 666, 664, 668 und der beiden Schrägkugellager 670 und 670' abgeleitet.The longitudinal displacement of the sleeve 650 is derived from the movement of an adjusting device 180, 180 ', 184, 186 (which was already explained in FIG. 1) with the participation of the components 672, 666, 664, 668 and the two angular contact ball bearings 670 and 670'.
Die obere und die untere Bildhälfte zeigen die Organe des Weg-Kraft-Umsetzers 662 in zwei Endlagen vor und nach der eingangsseitigen Wegversteilung H, bzw. der ausgangsseitigen. Wegverstellung h.The upper and the lower half of the picture show the organs of the displacement force converter 662 in two end positions before and after the path distribution H on the input side and the path distribution on the output side. Displacement h.
Mit der Verstellbewegung des Weg-Kraft-Umsetzers 662 wird der Spannhub unter Erzeugung einer großen Spannkraft durchgeführt. Bei kleinen notwendigen Leerhüben, z.B. beim Spannen von Stangenmaterial mit Spannzangen, kann mit dem Weg-KraftUmsetzer sowohl der Leerhub als auch der Spannhub - und zwar auch bei Drehung der Spindel - durchgeführt werden. Um bei dieser Betriebsweise für den Leerhub, bei welchem am ZugDruckrohr 128 nur eine geringe Kraft zu erzeugen ist, nur einen kleinen Teil der eingangsseitigen Wegverstellung H verwenden zu müssen, kann vorteilhafterweise vorgesehen werden, die Steilgewindenuten in zwei Abschnitte mit unterschiedlicher Steigung zu unterteilen, wobei der für den Leerhub vorgesehene Abschnitt eine niedrigere Steigung erhält. Bei der Verwendung der Spannvorrichtung nur für solche Einsatzfälle, bei denen mit dem Weg-Kraft-Umsetzer sowohl der Spannhub, als auch ein kleiner Leerhub durchgeführt wird, kann natürlich auf eine zusätzliche Einrichtung 676 ganz verzichtet werden.With the adjustment movement of the displacement force converter 662, the clamping stroke is carried out with the generation of a large clamping force. In the case of small necessary empty strokes, e.g. when clamping rod material with collets, both the empty stroke and the clamping stroke can be carried out with the displacement force converter - even when the spindle rotates. In order to only have to use a small part of the displacement adjustment H on the input side for this idle stroke, in which only a small force is to be generated on the pull-pressure tube 128, it can advantageously be provided that the steep-thread grooves are divided into two sections with different pitches, whereby the section intended for the idle stroke receives a lower slope. If the tensioning device is used only for those applications in which both the tensioning stroke and a small idle stroke are carried out with the displacement-force converter, an additional device 676 can of course be dispensed with entirely.
Dasselbe gilt analog auch für hydraulisch betriebene Weg-Kraft-Umsetzer wie z.B. für den in Fig. 1 dargestellten.The same applies analogously to hydraulically operated displacement-force converters such as for that shown in Fig. 1.
In den Figuren 7 und 8 werden Ausführungsvarianten der Erfindung erläutert, bei welchen vor allem die Vorteile einer hydraulischen Version eines Weg-Kraft-Umsetzers ausgenutzt werden, nämlich, sehr hohe Hydraulikdrücke erzeugen zu können, sowie auch, die mitumlaufenden angetriebenen Organe mit durch stationäre Antriebsmittel vorgebbaren Bewegungsabläufen antreiben zu können, wobei die Größe von Antriebsweg und/oder Antriebskraft auch in Abhängigkeit von Parametern, wie Weg, Zeit oder Drehzahl gesteuert bzw. geregelt werden können.In FIGS. 7 and 8, embodiment variants of the invention are explained in which, above all, the advantages of a hydraulic version of a displacement-force converter are exploited, namely to be able to generate very high hydraulic pressures and also to drive the rotating organs with stationary drive means to be able to drive predeterminable movement sequences, the size of the drive path and / or drive force also being able to be controlled or regulated as a function of parameters, such as distance, time or speed.
Figur 7 zeigt den vorderen Teil eines Spindelkastens 702, wie er in Figur 1 dargestellt ist, wobei die Arbeitsspindel 706 nur durch zwei vordere Spindellager 704 gelagert ist. Oberhalb und unterhalb der die Spindelachse definierenden Linie 708 sind zwei unterschiedliche Ausführungsvarianten für das mechanisierte Aufspannen von Spannmitteln dargestellt. Im vorliegenden Falle ist das Spannmittel ein Backenfutter 710 mit Spannbacken 712.FIG. 7 shows the front part of a headstock 702, as shown in FIG. 1, the work spindle 706 being supported only by two front spindle bearings 704. Above and below the line 708 defining the spindle axis, two different design variants for the mechanized clamping of clamping devices are shown. In the present case, the clamping device is a jaw chuck 710 with clamping jaws 712.
Im oberen Bildteil wird eine Spannweise gezeigt, bei welcher ein mit dem Backenfutter verbundener Adapterflansch I 714 durch mehrere am Umfang angeordnete hydraulisch angetriebene Spannbolzen 716 (nur einer ist gezeigt) gegen den Spindelflansch 718 gespannt wird. Je nach Beaufschlagung der Zuführkanäle 720 bzw. 722 kann der Spannbolzen zum Spannen bzw. Lösen des Adapterflansches I in beiden axialen Richtungen bewegt werden. Die Übertragung der Spannkraft vom Spannbolzen auf den Adapterflansch I geschieht über eine fest mit dem Spannbolzen verschraubte Mutter 724, Die Ausnehmungen 726 bzw. 728 sind als Langlöcher bzw. Nuten symmetrisch zu einem sich über einen bestimmten Winkel (z.B. 30°) erstickenden Teilkreis ausgebildet und ermöglichen am Ende des Winkels, bedingt durch eine Vergrößerung der Ausnehmung 726, die axiale Einführung der Mutter 724 (nicht gezeigt). Es handelt sich also um eine sogenannte Bajonett-Befestigung. Der Futterkolben 730 ist mit dem Zugrohr 732 ebenfalls nach dem Bajonett-Prinzip gekuppelt. Die für beiden Bajonett-Befestigungen vorgesehenen Verdrehwinkel sind gleich groß,so daß an beiden Stellen die Koppelung bzw. Entkoppelung mit einer einzigen entsprechenden Verdrehbewegung des Backenfutters 710 relativ zur Spindel 706 vorgenommen werden kann. Eine ärmliche Befestigungs- und Koppelungsweise ist z.B. in der DE - OS 3615672 näher beschrieben.The upper part of the figure shows a clamping method in which an adapter flange I 714 connected to the jaw chuck is clamped against the spindle flange 718 by several hydraulically driven clamping bolts 716 arranged on the circumference (only one is shown). Depending on the loading of the feed channels 720 or 722, the clamping bolt can be moved in both axial directions for clamping or releasing the adapter flange I. The transmission of the clamping force from the clamping bolt to the adapter flange I takes place via a nut 724, which is firmly screwed to the clamping bolt, the recesses 726 and 728 are designed as elongated holes or grooves symmetrical to a pitch circle suffocating over a certain angle (e.g. 30 °) and, at the end of the angle, due to an enlargement of the recess 726, enable the nut 724 (not shown) to be introduced axially ). It is a so-called bayonet attachment. The chuck piston 730 is also coupled to the draw tube 732 according to the bayonet principle. The twist angles provided for both bayonet fastenings are of the same size, so that the coupling or decoupling can be carried out at both points with a single corresponding twisting movement of the jaw chuck 710 relative to the spindle 706. A poor way of fastening and coupling is described in more detail, for example, in DE-OS 3615672.
Die Zuführkanäle 720 bzw. 722 sind mit den entsprechenden Kanälen 720' bzw. 722' der Spindel 706 verbunden, welch letztere auf eine hier nicht dargestellte Weise durch Betätigung entsprechender Absperrorgane beim Stillstand der Spindel wahlweise mit einer stationären hydraulischen Druckquelle oder mit einem stationären Tank verbunden werden können, z.B.in einer Weise, wie in Figur 2 dargestellt. Entsprechend dem gewählten Anschluß der Kanäle erfolgt eine Spann- oder Lösebewegung am Spannbolzen 716. Ein Weg-Kraft-Umsetzer als hydraulisches Bewegungswandlungssystem 760 ist vorgesehen, welches ähnlich arbeitet, wie das Bewegungswandlungssystem 160 der Figur 1.The feed channels 720 and 722 are connected to the corresponding channels 720 'and 722' of the spindle 706, the latter of which is connected to a stationary hydraulic pressure source or to a stationary tank in a manner not shown here by actuating corresponding shut-off elements when the spindle is at a standstill can be, for example, in a manner as shown in Figure 2. Depending on the selected connection of the channels, there is a tensioning or releasing movement on the tensioning bolt 716. A displacement-force converter is provided as the hydraulic motion conversion system 760, which works in a similar way to the motion conversion system 160 in FIG. 1.
In Analogie zu der beschriebenen Figur 1 ist 758 der Druckkörper, 762. der Steuerkolben, 770 das Übertragungsorgan, 772 ein Schrägkugellager, 778 die Ringscheibe und 780 der Kolben. In Figur 7 wird der Kolben 780 jedoch nicht von einem Druckfluid angetrieben, sondern von einer Feder 736, welche hier als stationär angeordneter Spannkraftspeicher dient. Der Zylinderraum 764 ist über einen Kanal 766 mit dem Zuführkanal 720 bzw. 720' verbunden.In analogy to the described FIG. 1, 758 is the pressure body, 762. the control piston, 770 the transmission element, 772 is an angular contact ball bearing, 778 is the annular disc and 780 is the piston. In FIG. 7, however, the piston 780 is not driven by a pressurized fluid, but by a spring 736, which serves here as a stationary clamping force accumulator. The cylinder space 764 is connected via a channel 766 to the feed channel 720 or 720 '.
Nach dem Abschluß einer durch die stationäre Druckquelle bewirkten Festspannbewegung des Spannbolzen 716 baut sich im Zylinderraum 764 ein Druck auf, welcher durch Verschiebung des Steuerkolbens 762 letztendlich auch eine Kompression der Feder 736 bewirkt. Nach Erreichen des maximalen, von der stationären Fluiddruckquelle vorgebbaren Drucks (verbunden mit entsprechender maximaler Federkompression) werden die (nicht dargestellten) mit der Spindel mitumlaufenden Absperrorgane geschlossen und die Spannkraft des Spannbolzen 716 wird - unabhängig von der Spindeldrehung - durch die in den Federn 736 gespeicherte Kraft aufrechterhalten. Etwaig durch Leckagen verursachte Spannkraftverluste werden durch Ausdehnung der Federn736 kompensiert. Ein zu großer Leckageverlust bzw. die Unterschreitung eines Spannkraft-Grenzwertes kann durch einen Sensor 738 signalisiert werden.After completion of a clamping movement caused by the stationary pressure source of the clamping bolt 716 builds up in Cylinder space 764 a pressure, which ultimately also causes compression of the spring 736 by displacement of the control piston 762. After reaching the maximum pressure that can be predetermined by the stationary fluid pressure source (combined with corresponding maximum spring compression), the shut-off devices (not shown) rotating with the spindle are closed and the tensioning force of the clamping bolt 716 is - regardless of the spindle rotation - saved by the springs 736 Maintain strength. Any loss of tension force caused by leaks is compensated for by expanding the springs736. If the leakage is too great or the voltage falls below a clamping force limit, this can be signaled by a 738 sensor.
Im unteren Bildteil wird eine Anordnung gezeigt, mit der der mit dem Backenfutter 710 fest verbundene Adapterflansch II 714' auf eine andere Weise gegen den Spindelflansch 718' gespannt wird. Eine am Adapterflansch II 714' verdrehfest befestigte und zur Übernahme von Zugspannkräften vorgesehene Übervnirfmutter 744 ist mit Bajonettzähnen 746 versehen, welche nach einer vorher erfolgten Axialeinführung nach Durchführung einer Verdrehbewegung in formschlüssigen Krafteingriff mit den Bajonett-Zähnen 748 eines Stufenkolbens 742 gebracht werden können. Die Erzeugung der Spannkraft am Stufenkolben 742 erfolgt durch die Beaufschlagung eines im Zylinderraum 750 befindlichen Druckfluids mit Druck über den Zuführkanal 740. Die Betätigung des Stufenkolbens bei Spindelstillstand kann ähnlich erfolgen, wie für die Anordnung des oberen Bildteils beschrieben. Da nur ein Zuführkanal zum Stufenkolben vorhanden ist, istvorgesehen, daß das Rückholen des Stufen- kolbens beim Lösen mit Hilfe des kraftbetätigten Zugrohres 732 geschieht. Das Zugrohr ist dafür aus der gezeigten Stellung heraus in Richtung des Pfeiles 752 verfahrbar, wobei sich diese Verfahrbewegung über den Futterkolben 730 und das Backenfutter 710 schließlich auch dem Stufenkolben 748 mitteilt.In the lower part of the figure, an arrangement is shown with which the adapter flange II 714 'which is firmly connected to the jaw chuck 710 is clamped in a different way against the spindle flange 718'. An overlock nut 744, which is attached to the adapter flange II 714 'in a rotationally fixed manner and is intended to take over tensile forces, is provided with bayonet teeth 746 which, after an axial insertion beforehand after a twisting movement, can be brought into positive engagement with the bayonet teeth 748 of a stepped piston 742. The clamping force on the stepped piston 742 is generated by the application of pressure to a pressure fluid in the cylinder chamber 750 via the feed channel 740. The stepped piston can be actuated when the spindle is at a standstill, as described for the arrangement of the upper part of the figure. Since there is only one feed channel to the stepped piston, provision is made for the stepped piston to be retrieved when it is released using the power-operated pull tube 732. For this purpose, the draw tube can be moved out of the position shown in the direction of arrow 752, this movement being finally communicated to the stepped piston 748 via the chuck piston 730 and the jaw chuck 710.
In der vorderen erreichten Stellung erfolgt dann auch die Entkoppelung des Futterkolbens von Zugrohr mittels einer Drehbewegung des Backenfutters. Die notwendige Relativdrehung des Backenfutters relativ zur Spindel kann auch durch eine Drehbewegung der Spindel vorgenommen werden. Eine Verdrehsicherung des Backenfutters bei diesem Vorgang wird dadurch vorgenommen, daß ein stationär angebrachter Bolzen 754 in eine Nut 756 der Überwurfmutter 744 eingefahren wird.In the front position reached, then the Decoupling the chuck piston from the draw tube by rotating the jaw chuck. The necessary relative rotation of the jaw chuck relative to the spindle can also be carried out by rotating the spindle. The jaw chuck is secured against rotation during this process in that a stationary bolt 754 is inserted into a groove 756 of the union nut 744.
Der Weg-Kraft-Umsetzer 760' ist im unteren Bildteil anders ausgebildet als im oberen Bildteil. Der Druckkörper 758' ist ähnlich ausgebildet und der Steuerkolben 762'' wird ähnlich angetrieben wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Der im Zugführkanal 759 erzeugte Fluiddruck dient zum Antrieb des (nicht dargestellten) Spannkolbens für das Zugrohr 732. Im gleichen Druckkörper 758' ist im vorliegenden Beispiel gleichzeitig auch noch der Steuerkolben 762' untergebracht, welcher abgebrochen gezeichnet wurde, da er im Druckkörper 758' in einer anderen Ebene als der ^eichenebene angeordnet liegt. Der Steuerkolben 762' wird ähnlich wie der Steuerkolben 762 im oberen Bildteil von einem stationär gelagerten Kolben 774 angetrieben, dessen Druckkraft in diesem Falle jedoch durch einen im Zylinderraum 773 wirkenden (und beliebig steuerbaren) Fluiddruck erzeugt wird. Der in einem (nicht dargestellten) Zylinderraum im Druckkörper 758' durch den Steuerkolben 762' erzeugte Fluiddruck wird dem Zylinderraum 750 über die Zufuhrkanäle 740' bzw. 740 zugeführt und ist für die Aufrechterhaltung der Spannkraft des Stufenkolbens 742 während der Spindeldrehung bestimmt.The displacement force converter 760 'is designed differently in the lower part of the figure than in the upper part of the figure. The pressure body 758 'is of similar design and the control piston 762' 'is driven in a similar manner to that shown in FIG. 1. The fluid pressure generated in the train guide channel 759 serves to drive the (not shown) tensioning piston for the pull pipe 732. In the same pressure element 758 'in the present example the control piston 762' is also accommodated, which was shown broken off because it is in the pressure element 758 'in on a different plane than the ^ oak plane. Similar to the control piston 762 in the upper part of the figure, the control piston 762 'is driven by a stationary mounted piston 774, the pressure force of which, however, in this case is generated by a fluid pressure acting in the cylinder space 773 (and can be controlled in any way). The fluid pressure generated in a cylinder space (not shown) in the pressure body 758 'by the control piston 762' is supplied to the cylinder space 750 via the supply channels 740 'and 740 and is intended to maintain the clamping force of the stepped piston 742 during the spindle rotation.
Es ist anzumerken, daß die in der oberen und unteren Bildhälfte gezeigten Spannkrafterzeugungsorgane anstatt im Spindelflansch 718/718' auch in einem demontierbaren zusätzlichen Zwischenflansch untergebracht sein könnten, welcher zwischen dem Adapterflansch 714 und dem Spindelflansch 718 anzuordnen wäre.It should be noted that the clamping force generating elements shown in the upper and lower half of the figure, instead of in the spindle flange 718/718 ', could also be accommodated in a removable additional intermediate flange which would have to be arranged between the adapter flange 714 and the spindle flange 718.
In Figur 8 ist ähnlich wie in Figur 7 ein Spindelkasten 802 mit einer darin gelagerten Arbeitsspindel 806 gezeigt. Im oberen und unteren Bildteil sind zwei verschiedene Varianten einer weiteren Anwendungsmöglichkeit der Erfindung dargestellt. Der Weg-Kraft-Umsetzer 860 ist ähnlich aufgebaut wie in Figur 1, jedoch mit dem Unterschied, daß in Druckkörper 858 Steuerkolben 862 vorgesehen sind, welche als Stufenkolben ausgebildet sind und in beiden Bewegungsrichtungen einen Fluiddruck erzeugen.FIG. 8 shows, similar to FIG. 7, a headstock 802 with a work spindle 806 mounted therein. In the upper and lower part of the picture, two different variants of another possible application of the invention are shown. The displacement-force converter 860 is constructed similarly to that in FIG. 1, but with the difference that control pistons 862 are provided in pressure element 858, which are designed as stepped pistons and generate a fluid pressure in both directions of movement.
Für die Ausführungsvariante der unteren Bildhälfte ist kein besonderer Weg-Kraft-Umsetzer dargestellt. Es könnte einer der in Figur 1 oder Figur 7 gezeigten in Frage kommen, oder aber auch der in der oberen Bildhälfte von Figur 8 dargestellte.No special displacement-force converter is shown for the design variant in the lower half of the figure. One of the ones shown in FIG. 1 or FIG. 7 could be considered, or else the one shown in the upper half of FIG. 8.
In der oberen Bildhälfte ist in einem mit einem Adapterflansch 808 verbundenen Spannmittel 810 ein in zwei Richtungen antreibbarer Stufenkolben 804 untergebracht. Die jeweilige Antriebsrichtung wird durch die wahlweise vornehmbare Druckbeaufschlagung der Zugführkanäle 812 und 814 bestimmt. Die Zu-führkanäle 812 bzw. 814 sind mit Zuführkanälen 820 bzw. 822 im Druckkörper 858 verbunden, sowie auch mit den zum hinteren Spindelteil führenden Kanälen 816 bzw. 818. Über die Kanäle 816 bzw. 818 kann im Spindelstillstand der Stufenkolben 804 an ein stationäres Hydrauliknetz angeschlossen sein, ähnlich, wie es für die Anordnung nach Figur 7 beschrieben wurde. Dieser Vorgang sollte wenigstens zu dem Zweck geschehen, daß etwaig eingetretene Leckageverluste wieder ergänzt werden. Nach Abkoppelung von dem stationären Hydrauliknetz durch Verschließen der Kanäle 816 bzw. 818 mit (nicht dargestellten) Absperrorganen erfolgt der Antrieb des Stufenkolbens 804 ausschließlich durch die im Druckkörper 858 erzeugten Druckverhältnisse. Sofern dabei die wirksamen Flächen des Vollzylinder-Raumes und des Ringzylinder-Raumes bei beiden Stufenkolben 862 und 804 im gleichen Verhältnis stehen, kann durch Betätigung des stationären Antriebskolbens 824 in beiden Axialrichtungen auch eine entsprechende proportionale Verlagerung des Stufenkolbens 804 in beiden Richtungen erzielt werden. Das gilt auch für den eöe.nfalls vorgesehenen Fall, daß mehrere Stufenkolben 804 auf dem Umfang verteilt, vorgesehen sind.In the upper half of the figure, a stepped piston 804, which can be driven in two directions, is accommodated in a clamping means 810 connected to an adapter flange 808. The respective drive direction is determined by the optional application of pressure to the train guide channels 812 and 814. The feed channels 812 and 814 are connected to feed channels 820 and 822 in the pressure body 858, as well as to the channels 816 and 818 leading to the rear spindle part. Via the channels 816 and 818, the stepped piston 804 can reach a stationary one when the spindle is at a standstill Be connected to the hydraulic network, similar to how it was described for the arrangement of Figure 7. This process should at least be done so that any leakage losses that may have occurred are replenished. After decoupling from the stationary hydraulic network by closing the channels 816 and 818 with shut-off elements (not shown), the stepped piston 804 is driven exclusively by the pressure conditions generated in the pressure element 858. Provided that the effective areas of the full cylinder space and the ring cylinder space in both stepped pistons 862 and 804 are in the same ratio, actuating the stationary drive piston 824 in both axial directions can also achieve a corresponding proportional displacement of the stepped piston 804 in both directions become. This also applies in the event that there is a case where several stepped pistons 804 are distributed over the circumference.
Durch die insoweit beschriebene Antriebseinrichtung können unterschiedliche Aufgaben erfüllt werden.Different tasks can be performed by the drive device described so far.
Der Stufenkolben 804 könnte in einem Sonderspannmittel eine zusätzliche Spannfunktion bewirken, etwa dadurch, daß über ein Keilgetriebe 828 ein in diesem Falle radialverlagerbares Spannorgan 826 angetrieben würde.The stepped piston 804 could bring about an additional clamping function in a special clamping device, for example in that a clamping element 826, which in this case is radially displaceable, would be driven via a wedge gear 828.
Bei mehrfach auf dem Umfang vorhandenen Stufenkolben 804 könnte das angetriebene Organ 825 aber auch axialverlagerbar sein und den zentralen Antrieb eines Spannzangenfutters oder Beckenfutters darstellen.In the case of stepped pistons 804, which are provided several times on the circumference, the driven element 825 could also be axially displaceable and represent the central drive of a collet chuck or pelvic chuck.
Für den Fall, daß das Spannmittel 810 ein Backenfutter ist, bei welchem auf bekannte Weise durch die Axialverlagerung eines Futterkolbens 830 alle Backen synchron angetrieben werden, und daß der Futterkolben in bekannter Weise durch ein Zug-Druck-Rohr 832 (dessen Betätigungsorgan nicht dargestellt ist) in beiden Axialrichtungen angetrieben werden kann, könnten die mehrfach am Umfang angeordneten Stufenkolben 804 auch zur zusätzlichen Beeinflussung der Backen-Spannkräfte eingesetzt werden. Dabei könnte die Axialverlagerung der Stufenkolben 804 über ein Keilgetriebe 828 in eine Radialverlagerung eines Organes 826 umgewandelt werden. Das Organ 826 könnte durch Befestigung an einer Spannbacke direkt oder auf anderem Wege indirekt auf die Spannbacke einwirken. Man könnte auf diese Weise z.B. eine Kompensation der auf die Backen einwirkenden Fliehkräfte bewirken, oder eine prozeßabhängige Spannkraftregelung vornehmen. Bei einer derartigen Spannkraftbeeinflussung durch die Stufenkolben 804 könnte die Spannkrafterzeugung durch den Futterkolben auf ein Minimum reduziert werden, derart, daß der Futterkolben nur noch die Synchronisierung der Backenbewegungen vorzunehmen hat. Durch den kombinierten und/oder wechselseitigen Einsatz von Futterkolben und Stufenkolben kann bei der Verringerung der Spannkraft auch die dabei bekanntlich störend wirkende Selbsthemmung kontrolliert aufgehoben bzw. überwunden werden.In the event that the clamping means 810 is a jaw chuck, in which all jaws are driven synchronously in a known manner by the axial displacement of a chuck piston 830, and that the chuck piston is known in a known manner by a pull-pressure tube 832 (the actuating member of which is not shown) ) can be driven in both axial directions, the stepped piston 804, which is arranged several times on the circumference, could also be used to additionally influence the jaw clamping forces. The axial displacement of the stepped piston 804 could be converted into a radial displacement of an element 826 via a wedge gear 828. The organ 826 could act directly or in another way indirectly on the clamping jaw by fastening to a clamping jaw. In this way, one could, for example, compensate for the centrifugal forces acting on the jaws, or carry out a process-dependent clamping force control. With such an influence of the clamping force by the stepped piston 804, the clamping force generation by the chuck piston could be reduced to a minimum such that the chuck piston only has to synchronize the jaw movements. The combined and / or reciprocal use of chuck pistons and stepped pistons also allows the self-locking effect, which is known to be disruptive, to be eliminated or overcome in a controlled manner while reducing the clamping force.
Bei einer anderen Anwendungsmöglichkeit könnte das Teil 810 auch der Körper eines rotierenden Werkzeuges mit verstellbarer Schneide sein. In der oberen Bildhälfte von Figur 8 könnte das Organ 826 radialverlagerbar sein und dabei die prozeßabhängig vorgegebene Radialverlagerung einer Werkzeugschneide bewirken.In another application, part 810 could also be the body of a rotating tool with an adjustable cutting edge. In the upper half of the figure in FIG. 8, the organ 826 could be radially displaceable and thereby cause the radial displacement of a tool cutting edge, which is predetermined depending on the process.
Zur Durchführung der zuvor geschilderten Aufgaben könnte der Stufenkolben 804 aber auch unmittelbar in den Spindelflansch 834 oder in einem fest mit dem Spindelflansch verbundenen Adapter untergebracht sein. Auch könnte der Stufenkolben 804 als einfacher Plungerkolben ausgeführt sein, wobei seine Rückstellung anderweitig, z.B. durch Einwirkung einer Feder, bewerksteiligt würde.To perform the tasks described above, the stepped piston 804 could, however, also be accommodated directly in the spindle flange 834 or in an adapter which is firmly connected to the spindle flange. The step piston 804 could also be designed as a simple plunger, its resetting otherwise, e.g. by the action of a spring.
Bei der Anordnung in der unteren Bildhälfte von Figur 8 ist auf dem Umfang des Spindelflansches 834' ein in zwei Axialrichtungen betätigbarer Ringkolben 836 untergebracht, dessen Antrieb in gleicher Weise bewerkstelligt werden kann, wie für den Stufenkolben 804 beschrieben. Der Ringkolben ist auf seinem Umfang mit Bajonettzähnen 840 versehen, welche fornschlüssig mit den Bajonettzahnen 838 einer Überwurfmutter 842 in Eingriff zu bringen ist. Die Übervnirfmutter 842 ist längsverschieblich und verdrehbar auf dem Umfang eines fest mit dem Betriebsmittelkörper 844 verbundenen Adapterringes 846 gelagert und vermag seine Axialverlagerung in beiden Richtungen einer Hülse 848 mitzuteilen, welche auf dem Umfang des Betriebsmittelkörpers 844 angeordnet ist. Diese Hülse 848 ist zur Weitergabe der Bewegung an andere Organe vorgesehen. Als Beispiel für ein derartiges Organ ist ein mit einer Achse 850 radial angeordneter , jedoch axial verlagerbarer Bolzen 852 gezeigt, welcher mit der Hülse 848 mittels eines Zapfens 854 formschlüssig verbunden ist. Mit einer derartigen Anordnung sollen die gleichen Aufgaben erfüllbar sein, wie sie für die Anordnung nach der oberen Bildhälfte beschrieben wurden. Als besonderes Merkmal der Anordnung nach der unteren 3ildhälfte ist anzusehen, daß die Übertragung der Antriebsbewegung auf den mitumlaufenden Betriebsmittelkörper 844 (z.B. ein Spannfutter) mittels eines einzigen zentralen Organs, nämlich in diesem Falle der Hülse 848 erfolgt, und daß mit einem Ringkolben 836 bei gleichzeitig kleinen Abmessungen große wirksame Kolbenflächen, d.h. auch große Betriebskräfte erzeugt werden können.In the arrangement in the lower half of FIG. 8, an annular piston 836, which can be actuated in two axial directions, is accommodated on the circumference of the spindle flange 834 ', the drive of which can be accomplished in the same way as described for the stepped piston 804. The ring piston is provided with bayonet teeth 840 on its circumference, which is to be brought into engagement with the bayonet teeth 838 of a union nut 842. The nut 842 is mounted for longitudinal displacement and rotation on the circumference of an adapter ring 846 which is fixedly connected to the equipment body 844 and is able to communicate its axial displacement in both directions to a sleeve 848 which is arranged on the circumference of the equipment body 844. This sleeve 848 is provided for transferring the movement to other organs. As an example of such an organ, a bolt 852 is shown which is arranged radially with an axis 850 but is axially displaceable and which is positively connected to the sleeve 848 by means of a pin 854 is. With such an arrangement, the same tasks should be performed as described for the arrangement according to the upper half of the picture. A special feature of the arrangement according to the lower half of the figure is that the transmission of the drive movement to the rotating equipment body 844 (e.g. a chuck) takes place by means of a single central element, namely in this case the sleeve 848, and that with an annular piston 836 at the same time small dimensions large effective piston areas, ie large operating forces can be generated.
Für alle Anordnungen nach den Figuren 7 und 8 gilt gemeinsam , daß ihre Funktionen mit einem eigenen Weg-Kraft-Umsetzer (760, 760', 860) realisiert werden können und daß dabei gleichzeitig noch ein zweiter Weg-Kraft-Umsetzer für den Antrieb eines Spannzylinders für die Betätigung eines Zug-Druck-Rohres vorhanden sein kann, wie er z.B. in Figur 1 oder Figur 6 beschrieben ist. Es können aber auch zwei getrennt von stationären Teilen ausgehend betätigbare hydraulische Weg-Kraft-Umsetzer in einem gemeinsamen Druckkörper untergebracht sein, wie dies im unteren Bildteil von Figur 7 beschrieben ist. (Druckkörper 758').Common to all arrangements according to FIGS. 7 and 8 is that their functions can be implemented with their own displacement-force converter (760, 760 ', 860) and that at the same time a second displacement-force converter for driving one Tensioning cylinders for the actuation of a push-pull pipe can be present, such as is described in Figure 1 or Figure 6. However, two hydraulic displacement-force converters that can be actuated separately from stationary parts can also be accommodated in a common pressure body, as is described in the lower part of FIG. 7. (Pressure body 758 ').
Falls ohnehin bereits ein hydraulisch betriebener Weg-Kraft-Umsetzer für die Betätigung eines Zug-Druck-Rohres vorgesehe n ist, kann dieser auch die Druckversorgung der in den Figuren 7 und 8 beschriebenen Antriebsorgane mitübernehmen, wobei jedoch für den Fall der Spannmittelbefestigung nach Fig. 7 noch ein schaltbares Absperrorganvorzusehen ist, welches den Druckabfall in den Zuführkanälen 720 und 740 verhindert, wenn im übrigen mitumlaufenden Hydrauliknetz die entsprechend verbundenen Kanäle drucklos geschaltet werden. If a hydraulically operated displacement-force converter is already provided for the actuation of a push-pull pipe, this can also take over the pressure supply of the drive elements described in FIGS. 7 and 8, but in the case of the clamping device attachment according to FIG. 7 a switchable shut-off device is to be provided, which prevents the pressure drop in the feed channels 720 and 740 when the correspondingly connected channels are depressurized in the rest of the circulating hydraulic network.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Vorrichtung zum Erzeugen einer Spannkraft für die Betätigung einer Kraftspanneinrichtung an einer zum Umlauf antreibbaren Arbeitsspindel (104), umfassend1. Device for generating a clamping force for actuating a power clamping device on a work spindle (104) that can be driven to rotate, comprising
- einen mit Zylinderräumen (144/146, 434/436, 532/534) zusammenwirkenden, umlaufenden, durch Fluiddruck axial verlagerbaren Spannkolben (126, 432, 530), der mit der Spanneinrichtung in Bewegungsübertragungsverbindung steht,a circumferential tensioning piston (126, 432, 530) interacting with cylinder spaces (144/146, 434/436, 532/534) and axially displaceable by fluid pressure, which is in motion transmission connection with the tensioning device,
- eine stationäre, zumindest bei Spindelstillstand mit zumindest einem der Zylinderräume kuppelbare Fluiddruckquelle,a stationary fluid pressure source that can be coupled to at least one of the cylinder spaces, at least when the spindle is at a standstill,
- mitumlaufende Fluidabsperrorgane (202) zwischen der Quelle und dem mindestens einen Zylinderraum, und- co-rotating fluid shut-off devices (202) between the source and the at least one cylinder space, and
- mitumlaufende Mittel (306-310) zur Aufrechterhaltung der Spannkraft während des Spindelumlaufs,- rotating means (306-310) for maintaining the clamping force during the spindle rotation,
dadurch gekennzeichnet, daß als Druckfluid ein im wesentlichen inkompressibles Medium, insbesondere Hydraulikflüssigkeit, vorgesehen ist, das in den Zylinderräumen unter Hochdruck (mindestens 80 bar) setzbar ist, und daß die Mittel zur Aufrechterhaltung der Spannkraft einen Hook' sehen Spannkraftspeicher (310) umfassen, der mit dem Druck des Druckfluids beaufschlagt ist.characterized in that an essentially incompressible medium, in particular hydraulic fluid, is provided as the pressure fluid, which can be placed under high pressure (at least 80 bar) in the cylinder chambers, and in that the means for maintaining the clamping force comprise a hook-type clamping force accumulator (310), which is pressurized with the pressure fluid.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1.dadurch gekennzeichnet, daß dem mitumlaufenden Fluidabsperrorgan ein nichtumlaufendes quellenseitiges Kupplungsteil (208) zugeordnet ist, das bei Spindelstillstand mit einem mitumlaufenden Kupplungsorgan (206) ausfluchtbar ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the rotating fluid shut-off device is assigned a non-rotating source-side coupling part (208) which can be aligned with a rotating coupling member (206) when the spindle is at a standstill.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mitumlaufende Kupplungsteil (206) mit dem Absperrorgan derart baulich vereinigt ist, daß das nicht umlaufende Kupplungsteil (208) unter Entsperrung des Absperrorgans in Kupplungsverbindung mit den umlaufenden Teilen verlagerbar ist. 3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the rotating coupling part (206) is structurally combined with the shut-off element in such a way that the non-rotating coupling part (208) can be displaced in coupling connection with the rotating parts while unlocking the shut-off element.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine zweite Kupplungsanordnung aus umlaufendem und nichtumlaufendem Kupplungsteil für die Druckfluidabfuhr.4. The device according to claim 2 or 3, characterized by a second coupling arrangement of rotating and non-rotating coupling part for the pressure fluid discharge.
5. Vorrichtung zum Erzeugen einer Spannkraft für die Betätigung einer Kraftspanneinrichtung an einer zum Umlauf antreibbaren Arbeitsspindel (104), umfassend5. Device for generating a clamping force for the actuation of a power clamping device on a work-driven spindle (104), comprising
- einen mit Zylinderräumen (144/146, 434/436, 532/534) zusammenwirkenden, umlaufenden, durch Hydraulikflüssigkeitsdruck axialverlagerbaren Spannkolben (126, 432, 530), der mit der Spanneinrichtung in Bewegungsübertragungsverbindung steht,a circumferential tensioning piston (126, 432, 530) which interacts with cylinder spaces (144/146, 434/436, 532/534) and is axially displaceable by hydraulic fluid pressure and which is in motion transmission connection with the tensioning device,
- eine stationäre, zumindest bei Spindelstillstand mit zumindest einem der Zylinderräume kuppelbare Fluiddruckquelle, unda stationary fluid pressure source that can be coupled to at least one of the cylinder spaces, at least when the spindle is at a standstill, and
Mittel zum Beeinflussen der Spannkraft während des Spindelumlaufs,Means for influencing the clamping force during the spindle rotation,
dadurch gekennzeichnet, daß die letztgenannten Mittel umfassen: eine stationär angeordnete Antriebseinheit (180, 180', 184, 186) zur axialen Verlagerung eines mit der Spindel (104) umlaufenden Übertragungsorgans (170), wobei zwischen der Antriebseinheit und dem Übertragungsorgan Axialwälzlager (172, 172') zwischengeschaltet sind, undcharacterized in that the latter means comprise: a stationary drive unit (180, 180 ', 184, 186) for the axial displacement of a transmission member (170) rotating with the spindle (104), axial roller bearings (172, 172 ') are interposed, and
- ein mitumlaufendes Bewegungswandlungssystem (160) zum Umsetzen von Lageänderungen des Übertragungsorgans in entsprechende Druckänderungen in den Zylinderräumen.- A rotating motion conversion system (160) for converting changes in position of the transmission element into corresponding changes in pressure in the cylinder rooms.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewegungswandlungssystem mindestens einen spindelachsparallel verlagerbaren Steuerkolben (162) umfaßt, der bewegungsübertragend mit dem Übertragungsorgan (170) kuppelbar ist und mit einem Steuerzylinderraum (164) zusammenwirkt, der mit dem umlaufenden Hydrauliknetz in Fluidkommunikation steht.6. The device according to claim 5, characterized in that the movement conversion system comprises at least one control piston (162) which can be displaced parallel to the spindle, which can be coupled to transmit with the transmission member (170) and cooperates with a control cylinder chamber (164) which is in fluid communication with the circulating hydraulic network .
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit das Übertragungsorgan um vorgebbare Strecken verlagerbar ausgebildet ist. 7. The device according to claim 5 or 6, characterized in that the drive unit, the transmission member is designed to be displaceable by predeterminable distances.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit das Übertragungsorgan mit vorgebbaren Kräften verlagernd ausgebildet ist.8. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the drive unit is designed to relocate the transmission element with predeterminable forces.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit als Hook' scher Spannkraftspeicher mit dem Übertragungsorgan in Wirkvernbindung steht.9. The device according to claim 5 or 6, characterized in that the drive unit as hook 'shear force storage is in operative connection with the transmission member.
10. Vorrichtung zum Erzeugen einer Spannkraft für die Betätigung einer Kraftspanneinrichtung an einer zum Umlauf antreibbaren Arbeitsspindel (104), umfassend10. Device for generating a clamping force for actuating a power clamping device on a work spindle (104) which can be driven to rotate, comprising
- einen mit Zylinderräumen (144/146, 434/436, 532/534) zusammenwirkenden, umlaufenden, durch Hydraulikflüssigkeitsdruck axialverlagerbaren Spannkolben (126, 432, 530), der mit der Spanneinrichtung derart in Bewegungsübertragungsverbindung steht, daß- A with cylinder spaces (144/146, 434/436, 532/534) cooperating, rotating, axially displaceable by hydraulic fluid pressure clamping piston (126, 432, 530), which is in motion transmission connection with the tensioning device in such a way that
(a) ein Leerhub zur Anpassung an unterschiedliche Nominaldurchmesser durchlaufen wird,(a) an idle stroke is carried out to adapt to different nominal diameters,
(b) ein Spannhub unter elastischer Vorspannung der im Kraftfluß liegenden Komponenten durchlaufen wird,(b) a clamping stroke is run through with elastic prestressing of the components in the power flow,
(c) die so aufgebaute Spannkraft während des Spindelumlaufs aufrechterhalten oder vorgebbar verändert wird, welche Vorrichtung ferner eine stationäre, zumindest im Spindelstillstand mit dem umlaufenden Hydrauliknetz kuppelbare Fluiddruckquelle aufweist,(c) the clamping force built up in this way is maintained during the spindle revolution or can be changed in a predeterminable manner, which device furthermore has a stationary fluid pressure source that can be coupled to the rotating hydraulic network at least when the spindle is at a standstill,
dadurch gekennzeichnet, daß die Druckübertragung zwischen der Fluiddruckquelle und dem unter Druck gesetzten umlaufenden Hydrauliknetz während des Spindelumlaufs unterbrochen ist, daß das umlaufende Netz mittels steuerbarer Absperrorgane (202) abgedichtet ist, und daß für die Durchführung von Phase (c), vorzugsweise von Phasen (b) und (c), ein gesondertes Aggregat (180, 180', 184, 186) vorgesehen ist.characterized in that the pressure transmission between the fluid pressure source and the pressurized circulating hydraulic network is interrupted during the spindle revolution, that the circulating network is sealed by means of controllable shut-off devices (202), and that for the implementation of phase (c), preferably phases ( b) and (c), a separate unit (180, 180 ', 184, 186) is provided.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, jedoch derart abgewandelt, daß während des Spindelumlaufs zwischen der Quelle und dem umlaufenden Hydrauliknetz eine Fluidkommunikation besteht, jedoch zumindest die Schnittstelle zwischen den stationären und den umlaufenden Teilen unter einem Hydraulikdruck steht, der weit unterhalb des Spanndrucks gemäß (b) liegt. 11. The device according to claim 10, but modified such that there is fluid communication between the source and the rotating hydraulic network during the spindle rotation, but at least the interface between the stationary and the rotating parts is under a hydraulic pressure that is far below the clamping pressure according to (b ) lies.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannphase (a) im Spindelstillstand durch Fluidaustausch zwischen Quelle und umlaufendem Hydrauliknetz erfolgt.12. Device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the clamping phase (a) takes place in the spindle standstill by fluid exchange between the source and the rotating hydraulic network.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannphasen (a) und (b) im Spindelstillstand durch Fluidaustausch zwischen Quelle und umlaufendem Hydrauliknetz erfolgen.13. Device according to one of claims 9 to 12, characterized in that the clamping phases (a) and (b) take place in the spindle standstill by fluid exchange between the source and the circulating hydraulic network.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Aggregat umfaßt:14. Device according to one of claims 9 to 13, characterized in that the additional unit comprises:
- eine stationär angeordnete Antriebseinheit (180, 180', 184, 186) zur axialen Verlagerung eines mit der Spindel (104) umlaufenden Übertragungsorgans (170), wobei zwischen der Antriebseinheit und dem Übertragungsorgan Axialwälzlager (172, 172') zwischengeschaltet sind, und- A stationary drive unit (180, 180 ', 184, 186) for the axial displacement of a transmission element (170) rotating with the spindle (104), axial roller bearings (172, 172') being interposed between the drive unit and the transmission element, and
- ein Bewegungswandlungssystem (160) zum Umsetzen von Lageänderungen des Übertragungsorgans in entsprechende Druckänderungen in den Zylinderräumen.- A movement conversion system (160) for converting changes in position of the transmission element into corresponding changes in pressure in the cylinder spaces.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewegungswandlungssystem mindestens einen spindelachsparallel verlagerbaren Steuerkolben (162) umfaßt, der bewegungsübertragend mit dem Übertragungsorgan (170) kuppelbar ist und mit einem Steuerzylinderraum (164) zusammenwirkt, der mit dem umlaufenden Hydrauliknetz in Fluidkommunikation steht.15. The apparatus according to claim 14, characterized in that the movement conversion system comprises at least one control piston (162) which can be displaced parallel to the spindle, which can be coupled to transmit with the transmission member (170) and cooperates with a control cylinder chamber (164) which is in fluid communication with the circulating hydraulic network .
16. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 15, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl parallelgeschalteter Steuerkolben (162).16. The apparatus of claim 5 or 15, characterized by a plurality of control pistons (162) connected in parallel.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Zylinderraum (144, 146) des Spannkolbens (126) mindestens ein eigener Steuerkolben (162 bzw. 166) zugeordnet ist.17. Device according to one of claims 5, 15 or 16, characterized in that each cylinder chamber (144, 146) of the tensioning piston (126) is assigned at least one separate control piston (162 or 166).
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkolben der beiden Zylinderräume alternierend mit dem Übertragungsorgan kuppelbar sind.18. The apparatus according to claim 17, characterized in that the control pistons of the two cylinder spaces are alternately coupled to the transmission member.
19. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderräume (144, 146) des Spannkolbens (126) unterschiedlich große Wirkquerschnitte aufweisen und parallelschaltbar sind, um den Spannkolben als Differentialkolben zu betreiben. 19. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cylinder spaces (144, 146) of the tensioning piston (126) have different cross sections and can be connected in parallel in order to operate the tensioning piston as a differential piston.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch ein mitumlaufendes Schaltorgan zum Sperren der Parallelschaltung und Drucklosschalten eines der Zylinderräume.20. The apparatus according to claim 19, characterized by a rotating switching element for blocking the parallel connection and depressurization of one of the cylinder rooms.
21. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die eingangsseitigen wirksamen Kolbenflächen einen Bruchteil der ausgangsseitigen wirksamen Kolbenflächen des Spannkolbens betragen.21. The apparatus according to claim 6 or one of claims 15 to 19, characterized in that the effective piston surfaces on the input side are a fraction of the effective piston surfaces on the output side of the tensioning piston.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 21, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen miturnlaufenden Spannkraftspeicher (306-310).22. The device according to one of claims 9 to 21, characterized by an additional rotating clamping force accumulator (306-310).
23. Vorrichtung nach Ansprüchen 19 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungsverhältnis des Bewegungswandlungssystems bei Parallelschaltung der Zylinderräume des Spannkolbens abweicht von dem bei aufgehobener Parallelschaltung.23. The device according to claims 19 and 21, characterized in that the power transmission ratio of the movement conversion system when the cylinder spaces of the tensioning piston are connected in parallel differs from that when the parallel connection is canceled.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 23, gekennzeichnet durch einen mindestens 80 bar betragenden Spanndruck in einem der Zylinderräume des Spannkolbens.24. The device according to one of claims 9 to 23, characterized by an at least 80 bar clamping pressure in one of the cylinder spaces of the clamping piston.
25. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Spannphase (a) mittels des gesonderten Aggregats ausführbar ist.25. The device according to claim 9, characterized in that the tensioning phase (a) can be carried out by means of the separate unit.
26. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkolben zu Verstell- und Spannbewegungen in beiden Axialrichtungen antreibbar ist.26. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the tensioning piston can be driven for adjustment and tensioning movements in both axial directions.
27. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den Spindelantrieb ein Wechselstrommotor vorgesehen ist, dessen Rotor konzentrisch zur Spindelachse angeordnet und hohl ausgebildet ist, beispielsweise zur Unterbringung des Spannkolbens in seinem Hohlraum.27. Device according to one of the preceding claims, characterized in that an AC motor is provided for the spindle drive, the rotor of which is arranged concentrically to the spindle axis and is hollow, for example for accommodating the tensioning piston in its cavity.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch einen fliegend am hinteren Spindelende angebrachten Rotor eines Drehstrommotors. 28. The apparatus according to claim 27, characterized by a rotor of a three-phase motor, which is overhung at the rear spindle end.
29. Vorrichtung nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch einen beidendig wälzgelagerten Motorrotor, wobei eines der Lager zugleich ein Spindellager bildet.29. The device according to claim 27, characterized by a motor rotor with roller bearings on both ends, one of the bearings simultaneously forming a spindle bearing.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 29, gekennzeichnet durch vorgespannte Bänder aus hochfesten Fasern zum Sichern von umlaufenden Teilen des Motors gegen Fliehkraftschäden.30. Device according to one of claims 27 to 29, characterized by prestressed bands made of high-strength fibers for securing rotating parts of the motor against centrifugal damage.
31. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Meß- und Korrektureinrichtung für die vom Spannkolben aufgebrachte Spannkraft.31. Device according to one of the preceding claims, characterized by a measuring and correction device for the clamping force applied by the tensioning piston.
32. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkolben (126) einerseits, die Kupplungsstelle zwischen dem umlaufenden Hydrauliknetz und der stationären Quelle andererseits beidseits eines Spindellagers (105) vorgesehen sind und miteinander durch die Spindel durchsetzende Kanäle verbunden sind.32. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the tensioning piston (126) on the one hand, the coupling point between the circulating hydraulic network and the stationary source on the other hand are provided on both sides of a spindle bearing (105) and channels are connected through the spindle.
33. Mit einer Arbeitsspindel umlaufende kraftbetätigte Spann vorrichtung für ein Sp-annmittel, gekennzeichnet durch einen mitumlaufenden Weg-Kraft-Umsetzer (160/662), der eingangsseitig vorgenommene Wegverstellungen (B-C/H) in ausgangsseitige kleine, auf das Spannmittel übertragene Wegverstellungen (h) umsetzt-, durch eine stationäre, über Wälzlager (172,172'/670, 670')mit der Eingangsseite des Umsetzers kuppelbare Versteileinrichtung (180, 180', 184, 186) und durch zusätzliche Einrichtung (676) zum Erzeugen eines Leerhubs zwecks Anpassung an unterschiedliche Nenndurchmesser.33. With a work spindle revolving power-operated clamping device for a clamping device, characterized by a revolving path-force converter (160/662), the displacement adjustments made on the input side (BC / H) into small displacement adjustments on the output side, transferred to the clamping device (h ) implemented by a stationary adjusting device (180, 180 ', 184, 186) which can be coupled to the input side of the converter via roller bearings (172, 172' / 670, 670 ') and by additional device (676) for generating an idle stroke for the purpose of adaptation different nominal diameters.
34. Spannvorrichtung nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch einen hydraulischen, nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren arbeitenden Umsetzer.34. Clamping device according to claim 33, characterized by a hydraulic converter operating on the principle of communicating tubes.
35. Vorrichtung nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch einen mechanischen Hebelumsetzer. 35. Apparatus according to claim 33, characterized by a mechanical lever converter.
36. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg-Kraft-Umsetzer (160/662) rein mechanisch arbeitet und über folgende Komponenten verfügt:36. Apparatus according to claim 33, characterized in that the displacement-force converter (160/662) operates purely mechanically and has the following components:
- einen ersten Bewegungswandler (650, 646, 644, 642) zur Umwandlung der eingangsseitigen axialen Wegverstellung in eine Drehbewegung und (632,630,614)- a first movement converter (650, 646, 644, 642) for converting the axial displacement on the input side into a rotary movement and (632,630,614)
- einen zweiten Bewegungswandler zur Umwandlung der Drehbewegung in eine ausgangsseitige, auf das Spannmittel zu übertragende Wegverstellung.- A second motion converter for converting the rotary motion into an output-side displacement adjustment to be transmitted to the clamping device.
37. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Bewegungswandler (632, 630, 614) ein Wälzschraubtrieb ist.37. Apparatus according to claim 36, characterized in that the second movement transducer (632, 630, 614) is a hob screw drive.
38. Vorrichtung nach Anspruch 36 und Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bewegungswandler ein Bauteil (632) mit wenigstens einer Steilgewindenut (642) mit wenigstens einer in dieser Nut abrollenden Nutrolle (644) aufweist.38. Apparatus according to claim 36 and claim 37, characterized in that the first movement transducer has a component (632) with at least one steep thread groove (642) with at least one grooving roller (644) rolling in this groove.
39. Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Steilgewindenut (642) wenigstens 2 Abschnitte mit unterschiedlichen Steigungen aufweist.39. Apparatus according to claim 38, characterized in that the steep thread groove (642) has at least 2 sections with different pitches.
40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Einrichtung (676) zum Erzeugen eines Leerhubes einen mitumlaufenden Gleitgewindetrieb ( 606, 610) umfaßt.40. Device according to one of claims 33 to 39, characterized in that the additional device (676) for generating an idle stroke comprises a rotating sliding screw drive (606, 610).
41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitgewindetrieb im Spindelstillstand mit einem stationären Antriebsaggregat (620, 624) kuppelbar ist. 41. Apparatus according to claim 40, characterized in that the sliding screw drive can be coupled to a stationary drive unit (620, 624) when the spindle is at a standstill.
42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Einrichtung (676) zum Erzeugen eines Leerhubes auch die Erzeugung des Spannhubes bewirkt und daß die Verstellung der Versteileinrichtung durch die Ausfederbewegung eines stationär angeordneten Spβnnkraftspeichers erfolgt, dessen Einfederungsenergie (Laden des Spannkraftspeichers) von der Spannenergie der zusätzlichen Einrichtung abgeleitet ist.42. Device according to one of claims 33 to 41, characterized in that the additional device (676) for generating an idle stroke also causes the generation of the clamping stroke and that the adjustment of the adjusting device is carried out by the rebound movement of a stationary tension energy accumulator, the deflection energy (loading of the clamping force accumulator) is derived from the clamping energy of the additional device.
43. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche43. Device according to one of the preceding claims
14 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Spannkraft auf das in der Maschinenspindel angeordnete ZugDruck-Rohr (128) durch in den Zylindermantel der Maschinenspindel (104) im Bereich zwischen zwei Spindellagern (106, 678) eingebrachte Ausnehmungen (680) hindurch erfolgt.14 to 42, characterized in that the transmission of the clamping force to the tension / compression tube (128) arranged in the machine spindle takes place through recesses (680) made in the cylinder jacket of the machine spindle (104) in the area between two spindle bearings (106, 678) .
44. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche an einer Drehmaschine zum Spannen von Werkstücken.44. Device according to one of the preceding claims on a lathe for clamping workpieces.
45. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 43 an einer Bohr- oder Fräsmaschine zum Spannen von Werkzeugen.45. Device according to one of claims 1 to 43 on a drilling or milling machine for clamping tools.
46. Mit einer Arbeitsspindel umlaufende kraftbetätigte Spannvorrichtung für ein Spannmittel, gekennzeichnet durch einen mitumlaufenden Weg-Kraft-Umsetzer (662), der eingangsseitig vorgenommene große Wegverstellungen (H) in ausgangsseitige kleine, auf das Spannmittel übertragene Wegverstellungen (h) umsetzt, durch eine stationäre,ÜDer Wälzlager (670, 670') mit der Eingangsseite des Umsetzers kuppelbare Versteileinrichtung (184, 186) und wobei das Übersetzungsverhältnis der eingangsseitigen Wegverstellung (H) zur ausgangsseitigen Wegverstellung (h) auch am Ende des Spannweges noch einen endlichen Wert aufweist. 46. With a work spindle revolving power-operated tensioning device for a clamping device, characterized by a revolving travel-force converter (662), which converts large travel adjustments (H) on the input side into small travel adjustments (h) on the output side, transmitted to the tensioning device, by a stationary one , The rolling bearing (670, 670 ') can be coupled to the input side of the converter adjusting device (184, 186) and the transmission ratio of the input-side displacement adjustment (H) to the output-side displacement adjustment (h) also has a finite value at the end of the tensioning path.
47. Vorrichtung nach Anspruch 46, gekennzeichnet durch einen hydraulisch arbeitenden Umsetzer.47. Apparatus according to claim 46, characterized by a hydraulically operating converter.
46. Vorrichtung nach Anspruch 46, gekennzeichnet durch eine Kombination mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 36. 46. Apparatus according to claim 46, characterized by a combination with the characterizing features of claim 36.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150048565A1 (en) * 2013-08-16 2015-02-19 Smw-Autoblok Spannsysteme Gmbh Clamping unit, in particular for use in a machining center, or a turning or milling center
TWI841380B (en) 2023-05-10 2024-05-01 崇渼精密有限公司 Spindle steering device and its clutch mechanism

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006005761B4 (en) * 2005-06-09 2011-07-21 Franz Kessler GmbH, 88422 Machine tool with a clamping device
EP3825047A1 (en) * 2019-11-20 2021-05-26 AB Sandvik Coromant Clamping device for tool holder

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3892165A (en) * 1972-04-11 1975-07-01 Precision Industrielle Rotary hydraulic jack device
US4032161A (en) * 1974-04-05 1977-06-28 John Richard Peden Power operated chuck
DE3218084A1 (en) * 1982-05-13 1983-11-17 Hubert Dipl.-Ing. 5920 Bad Berleburg Bald DEVICE FOR GENERATING A POSITION ROTATIONAL MOVEMENT
DE3314629C2 (en) * 1982-05-13 1985-10-03 Hubert Dipl.-Ing. 5920 Bad Berleburg Bald Device for generating an axial clamping force for the radial adjustment of the clamping jaws of power chucks for rotating work spindles
EP0220134A1 (en) * 1985-10-23 1987-04-29 Aced S.A. Rotating hydraulic cylinder
DE3727445C1 (en) * 1986-09-06 1988-03-10 Hubert Dipl-Ing Bald Arrangement for adjusting the jaws in power-operated chucks

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3892165A (en) * 1972-04-11 1975-07-01 Precision Industrielle Rotary hydraulic jack device
US4032161A (en) * 1974-04-05 1977-06-28 John Richard Peden Power operated chuck
DE3218084A1 (en) * 1982-05-13 1983-11-17 Hubert Dipl.-Ing. 5920 Bad Berleburg Bald DEVICE FOR GENERATING A POSITION ROTATIONAL MOVEMENT
DE3314629C2 (en) * 1982-05-13 1985-10-03 Hubert Dipl.-Ing. 5920 Bad Berleburg Bald Device for generating an axial clamping force for the radial adjustment of the clamping jaws of power chucks for rotating work spindles
EP0220134A1 (en) * 1985-10-23 1987-04-29 Aced S.A. Rotating hydraulic cylinder
DE3727445C1 (en) * 1986-09-06 1988-03-10 Hubert Dipl-Ing Bald Arrangement for adjusting the jaws in power-operated chucks

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150048565A1 (en) * 2013-08-16 2015-02-19 Smw-Autoblok Spannsysteme Gmbh Clamping unit, in particular for use in a machining center, or a turning or milling center
US9821423B2 (en) * 2013-08-16 2017-11-21 Smw-Autoblok Spannsysteme Gmbh Clamping unit, in particular for use in a machining center, or a turning or milling center
TWI841380B (en) 2023-05-10 2024-05-01 崇渼精密有限公司 Spindle steering device and its clutch mechanism

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