DE2216735C3 - Antriebseinrichtung für die Spannbacke einer Spannvorrichtung für Werkstücke - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung für die Spannbacke einer Spannvorrichtung für Werkstücke an Werkzeugmaschinen, mit einer der Hin- und Herbewegung der Spannbacke dienenden Gewindespindel, die über eine ausrückbare Kupplung mittels eines Zahnritzels drehantreibbar ist, welches mit der als 2'ahnstange ausgebildeten Kolbenstange einer doppeltwirkenden Kolben-Zylinder-Einheit in Zahneingriff steht. Eine solche Betriebseinrichtung ist aus dem UdSSR-Erfindersc^ein I 32 029 bekannt.

Diese bekannte Antriebseinrichtung ist gegenüber Spannvorrichtungen vorteilhaft, welche die Kraft eines Hydrozylinders unmittelbar zum Einspannen ausnutzen. Bei diesen letzteren Spannvorrichtungen führt z. B. ein Lecken oder ein sonstwie hervorgerufener Druckverlust im hydraulischen System sofort zu einem Verlust der festen Einspannung des Werkstücks. Diese Gefahr besteht nicht bei der eingangs beschriebenen bekannten Antriebseinrichtung, da hier die Selbsthemmung zwischen Spannbacke und Gewindespindel ein Lösen der Einspannung verhindert.

Nachteilig ist jedoch bei dieser bekannten Ausbildung der kurze Hubweg der Spannbacke, welcher durch die Länge des Zahnstangengetriebes begrenzt ist. Da zur Aufreehterhaiiung der sicheren Selbsthemmung des Gewindeeingriffs zwischen Spannbacke und Gewindespindel die Gewindesteigung der letzteren nicht beliebig groß gemacht werden kann, kann eine Vergrößerung des Hubwegs der Spannbacke nur über eine Verlängerung der Zahnstange erreicht werden. Dies führt jedoch zu einer beträchtlichen Vergrößerung der Abmessungen der Spannvorrichtung, da nicht nur die Zahnstange selbst, sondern auch die doppeltwirkende Kolben-Zylinder-Einheit entsprechend länger werden muß. Trotz erheblicher Vergrößerung der Abmessungen bleibt jedoch de'- Hubweg der Spannbacke begrenzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile eine Antriebseinrichtung für die Spannbacke einer Spannvorrichtung zu schaffen, die einerseits hydraulisch gespeist werden kann und dennoch ohne übermäßige Abmessungen große Hubwege der Spannbacke zu verwirklichen gestattet.

Ausgehend von einer Ausbildung der eingangs beschriebenen Art wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Kupplung als wahlweise umsteuerbare Freilaufkupplung ausgebildet ist, bei der in bei umsteuerbaren Kupplungen bekannter Weise zwischen zwei Kupplungshälften mit an den zueinander hin weisenden Stirnflächen vorgesehenen, in entgegengesetzte Richtungen asymmetrisch abgeschrägten Zähnen ein Schieberad hin und her beweglich ist, das mit beidseits entsprechend ausgebildeten Zähnen drehmomentübertragend in eine der beiden Kupplungshälften eingreift, wobei beide Kupplungshälften starr miteinander und mit dem Zahnritzel verbunden sind und das Schieberad mittels eines Keilwellenabschnitts der Gewindespindel drehfest und längsverschieblich auf dieser sitzt und zu seiner Verschiebung eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, die das Schieberad in einer mittleren Freilaufsteilung außer Eingriff mit dem Kupplungshälften hält und es in jeder Endstellung derart federelastisch an eine der Kupplungshälften andrückt, daß in einer Drehrichtung der Kupplungshälfte eine Mitnahme des Schieberades und in der anderen Drehrichtung ein Abgleiten der Zähne ohne Mitnahme des Schieberades erfolgt.

Eine zweckmäßige praktische Verwirklichung der Umschalteinrichtung besteht aus einer schwenkbaren Schiebcgabel mit beidseilig angeordneten Blattfedern, die in eine umlaufende Nut des Schieberades greift.

Wie vorstehend angedeutet, ist es bei umsteuerbaren Kupplungen bekannt, zwischen zwei Kupplungshälften mit zueinander hin weisenden, asymmetrisch abgeschrägten Zähnen ein Schieberad hin und her beweglich anzuordnen. Ein Beispiel hierfür ist die aus der USA.-Palentschrift 32 00 919 bekannte Ausbildung, bei der das Schieberad mittels eines Gewindeabschnitts auf der Antriebswelle sitzt und hierdurch seine Hin- und Herverschiebung beim Anlaufen der Antriebswelle zwangsweise erfolgt. Es handelt sich hier also um eine nur zwangsweise umsteuerbare Kupplung mit zwei Abtrieben, die insbesondere in keiner der Antriebsrichtungen als Freilaufkupplungen wirken könnte. Beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dagegen wesentlich, daß die Kupplung eine wahlweise umsteuerbare Freilaufkupplung darstellt, die für jede Abtriebsdrehrichi:ung eine Uberholkupplung darstellt.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der beigegebenen Zeichnungen weiter erläutert. Es r.eigt

F i g. 1 eine Spannvorrichtung für Werkstücke in perspektivischer Darstellung,

F i g. 2 die umsteuerbare Freilaufkupplung der Spannvorrichtung nach F i g. 1, teilweise geschnitten,

Fig.3 die Umschalteinrichlung der Freilaufkupplung nach F i g. 2,

F i g. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV von F i g. 3.

Die abgebildete Antriebseinrichtung für die Spannbacke 2 der Spannvorrichtung von Werkstücken, enthält ein Gehäuse 1, in dem die Spannbacke 2 in Längsführungen 3 verschieblich angeordnet ist. eine Gewindespindel 4, mit welcher die Spannbacke 2 kinematisch verbunden ist, ein Zahnstangengetriebe, bestehend aus einer Zahnstange 5 und einem Zahnritzel 6. Es genügt, wenn die Verzahnung des Zahnritzels 6 sich, wie in F i g. I ersichtlich, nur über einen Teil des Umfangs erstreckt.

Die Gewindespindel 4 ist mit dem Zahnritzel 6 über eine umsteuerbare Freilaufkupplung 7 verbunden. Für die hin- und hergehenden Verschiebungen der Zahnstange 5 sorgt ein Hydraulikzylinder 8, welcher von einer außen am Gehäuse 1 angeflanschten Pumpe 9 betätigt wird. Die Zahnstange 5 ist im Grunde die Kolbenstange des Hydraulikzylinders 8.

Die Kupplung 7 setzt sich aus zwei Kupplungshälften 10 und 11 und einem Schieberad 12, alle mit asymmetrisch abgeschrägten Zähnen 13, zusammen. Die eine Zahnflanke der Zähne 13 ist im wesentlichen axial orientiert, während die andere in bedeutendem Maße geneigt ist.

Der Neigungswinkel der geneigten Abschrägung wird in Abhängigkeit von dem Widerstand gewählt, der bei der Verschiebung des Schieberades 12! auf der Keilwellenverbindung entsteh!, und beträgt etwa 45°.

Die Kupplungshälften 10 und 11, welche mit dem Zahnritzel 6 starr verbunden sind, sind an der Gewindespindel 4 gegen Längsverschiebungen gesichert angebracht, wobei die Abschrägungen der Zähne der Kupplungshälfte 10 gegenüber den Zähnen der Kupplungshälfte 11 nach entgegengesetzten Seiten geneigt sind. Das Schieberad 12 ist auf der Gewindespindel 4 zwischen den Kupplungshälften 10 und 11 auf einem Keilwellenabschnitt dieser Spindel verschiebbar angeordnet und weist ebenfalls asymmetrisch abgeschrägte Zähne auf; hierbei sind die Abschrägungen der Zähne, die sich an einer Stirnfläche dieses Schieberades befinden, entgegengesetzt zu den Abschrägungen der Zähne an der anderen Stirnfläche geneigt. Hierdurch ergibt sich eine Umsteuerung des A.btriebsdrehsinns, wenn das Schieberad 12 mit der einen oder der anderen Kupplungshälfte 10 bzw. 11 in Eingriff gebracht wird. Die Umkehrschaltungen der Kupplung 7 erfolgen mit Hilfe einer Umschlageinrichtung 14.

Diese Umschalteinrichtung 14 besteht aus einem Gabelhcbel 15, der auf einer in das Gehäuse 1 eingebauten Welle 16 starr angebracht ist. An den Enden des Hebels 15 sind Umschaltglieder 17 gelenkig aufgehängt, von f>< > denen jedes von zwei entgegengesetzten Seiten mittels Blattfedern 18 angedrückt wird.

Beim Einspannen eines Werkstücks wird zunächst durch Drehen der Gewindespinde! 4 von Hand die Klemmbacke 2 bis zur Berührung mit dem Werkstück verschoben. Das Drehen der Spindel von Hand wird mit Hilfe eines Aufsteckschlüssels vorgenommen, welcher auf das Vierkantende 19 der Spindel 4 aufgesetzt wird.

Um anschließend die Einspann- bzw. Lösebewegung der Spannbacke 2 hydraulisch durchzuführen, wird durch entsprechendes Drehen der Welle 16 der Umschaiteinrichtung 14 der Gabelhebel 15 in der gewünschten Richtung geschwenkt, zusammen mit ihm werden die Umschaltglieder 17 verschwenkt, welche das Schieberad 12 verschieben und an eine der Kupp- !ungshälften 10 und U andrücken. Hiernach wird mittels einer Steckverbindung 20 über ein Kabel der Elektromotor 21 der Pumpe 9 mit Strom versorgt.

Unter Einwirkung der von der Pumpe 9 geförderten Druckflüssigkeit wird der Hydraulikzylinder 8 in Tätigkeit gesetzt, und die Zahnstange 5 beginnt, ihre hin- und hergehende Bewegung auszufünren. Hierbei ändert ein nicht dargestellter Hydraulikschieber am Ende jedes Hubs der Zahnstange 5 automatisch die Richtung des Druckflüssigkeitsstroms im Zylinder 8. Bei ihrer hin und hergehenden Bewegung wird die Stange 5 dem mit ihr kämmenden Zahnritzel 6 oszillierende Drehbewegungen mitteilen.

Dank der Asymmetrie der Abschrägungen der Zähne der Kupplungshälften 10, 11 und des Schieberades 12, überträgt jede der Kupplungshälften 10 und 11 die Drehbewegung vom Zahnritzel 6 auf die Gewindespindel 4 in nur einer Richtung, und zwar in entgegengesetztem Sinne.

Dies erklärt sich dadurch, daß bei einem Drehsinn des Schieberades die axial orientierten Zahnflanken zum Tragen kommen und eine Mitnahme der Kupplungshälfte 10 bzw. 11 durch das Schieberad 12 bewirken, während beim entgegengesetzten Drehsinn des Schieberades die schrägen Zahnflanken aneinander abgleiten und das Schieberad gegenüber der Kupplungshälfte durchratscht.

Dank der Feder 18 wird das Schieberad 12 jedesmal, wenn es mit der Kupplungshälfte 10 oder 11 außer Eingriff geht, wieder an die letztere angedrückt. Durch dieses intermittierende Arbeiten der Kupplung 7 vollführt die Spindel 4 eine aussetzende Drehbewegung, wobei sie eine unbegrenzte Verschiebung der Spannbacke 2 sicherstellt.

Nach dem Einspannen des Werkstücks wird die Steckverbindung 20 der Stromversorgung abgetrennt und die Pumpe hört mit ihrer Tätigkeit auf. Alsdann wird das Werkstück auf der Maschine bearbeitet.

Zum Ausspannen des Werkstücks nach Beendigung der Arbeit auf der Maschine wird mit Hilfe der Umschalteinrichtung 14 durch entsprechendes Drehen der Welle 16 die Kupplung umgesteuert. Das Zurückschieben der Klemmbacke 2 erfolgt im weiteren so wie es vorstehend beschrieben wurde.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Antriebseinrichtung für die Spannbacke einer Spannvorrichtung für Werkstücke an Werkzeugmaschinen, mit einer der Hin- und Herbewegung der Spannbacke dienenden Gewindespindel, die über eine ausrückbare Kupplung mittels eines Zahnritzels drehantreibbar ist, welches mit der als Zahnstange ausgebildeten Kolbenstange einer doppeltwirkenden Kolben-Zylinder-Einheit in Zahneingriff steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung als wahlweise umsteuerbare Freilaufkupplung ausgebildet ist, bei der in bei umsteuerbaren Kupplungen bekannter Weise zwischen zwei Kupplungshälften (10,11) mit an den zueinander hin weisenden Stirnflächen vorgesehenen, in entgegengesetzte Richtungen asymmetrisch abgeschrägten Zähnen ein Schieberad (12) hin und her beweglich ist, das mit beidseits entsprechend ausgebildeten Zähnen drehmomentübertragend in eine der beiden Kupplungshälften (10, 11) eingreift, wobei beide Kupplungshälften (10, 11) starr miteinander und mit dem Zahnritzel (6) verbunden sind und das Schieberad mittels eines Keilwellenabschnitts der Gewindespindel (4) drehfest und längsverschieblich auf dieser sitzt und zu seiner Verschiebung eine Umschalteinrichtung (14) vorgesehen ist, die das Schieberad (ϊ2) in einer mittleren Freilaufstellung außer Eingriff mit den Kupplungshälften (10, 11) hält und es in jeder Endstellung derart federelastisch an eine der Kupplungshälften (10 oder 11) andrückt, daß in einer Drehrichtung der Kupplungshälfte eine Mitnahme des Schie'berades und in der anderen Drehrichtung ein Abgleiten der Zähne ohne Mitnahme des Schieberades erfolgt.

2. Einspann- und Einstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung (14) eine schwenkbare Schiebegabel (17) mit beidseitig angeordneten Blattfedern (18) darstellt, die in eine umlaufende Nut des Schieberades (12) greift.