DE2735966C2

DE2735966C2 - Doppeltwirkende Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE2735966C2
Application number: DE19772735966
Authority: DE
Inventors: Peter 8960 Kempten Preisenhammer
Original assignee: Saurer Allma GmbH
Current assignee: Saurer Allma GmbH
Priority date: 1977-08-10
Filing date: 1977-08-10
Publication date: 1979-04-26
Also published as: DE2735966B1

Description

Die Erfindung betrifft eine doppeltwirkende Spannvorrichtung, insbesondere zum Festspannen von Werkzeugen, Werkstücken oder Vorrichtungen an Werkzeugmaschinen, mit einer ein Außengewinde aufweisenden Hohlspindel, an deren beiden Enden narh innen vorspringende Ringbunde vorgesehen sind, die je nach Spannrichtung abwechselnd zur axialen Abstützung einer der beiden unter Hochdruckspannung axial zueinander beweglichen Teile eines konzentrisch in der Hohlspindel angeordneten Kraftverstärkers dienen, während sich in der ersten Spannrichtung das andere Kraftverstärkerteil an einem in die Hohlspindel hineinragenden Lagerzapfen abstützt der in einem Festlager einer die Spannvorrichtung tragenden Halterung aufnehmbar ist und in der zweiten Spannrichtung

JO sich das andere Kraftverstärkerteii über Zwischenglieder an der Halterung abstützt wobei der Abstand der Ringbunde größer ist als der größte Abstand, der an diesen abwechselnd anliegenden Stützflächen der Kraftverstärkerteile.

Bei einer doppeltwirkenden Spannvorrichtung dieser Art (vergleiche DE-PS 2135810) stützt sich in der zweiten Spannrichtung das andere Kraftverstärkerteii mit einer senkrecht zur Achsrichtung verlaufenden Abstützfläche unter Zwischenschaltung einer Abstütz· scheibe an einem Gleitlager der Heiterung ab. Dieses Gleitlager bildet gleichzeitig ein zweites Festlager für das Kraftverstärkerteii in der zweiten Spannrichtung. Diese bekannte, doppeltwirkende Spannvorrichtung benötigt also an beiden Enden der Hohlspindel je ein stabiles Festlager, welches geeignet ist die ganz erheblichen Spannkräfte, die 15 to und mehr betragen können, aufzunehmen. Durch diese erheblichen Spannkräfte ist der parallel zu der Hohlspindel verlaufende Teil der Halterung, die zum Beispiel eine Planscheibe sein kann, einer erheblichen Biegebelastung unterworfen. Des weiteren besteht bei dieser bekannten doppeltwirkenden Spannvorrichtung der Kraftverstär ker aus zwei begrenzt gegeneinander verdrehbaren und axial verschiebbaren Teilen. Zwischen beiden Teilen ist exzentrisch ein Druckhebel gelagert der in bezug auf die Gehäuseachse in ungespanntem Zustand eine Schräglage und im Spannungszustand eine zur Gehäuseachse parallele Strecklage einnimmt. Um einen erhöten Spanndruck auszuüben, müssen die beiden Teile des K raft Verstärkers gegeneinander verdreht werden, wobei sich das zu drehende Kraftverstärkerteii entweder an der Abstützscheibe oder an dem Ringbund der Hohlspindel abstütz. Wegen der hohen Spannkräfte entsteht zwischen den gegeneinander zu verdrehenden Flächen eine ganz erhebliche Reibung. Diese Reibung wird noch dadurch verstärkt daß der Druckhebel exzentrisch wirkt und das Kraftverstärkerteii einseitig belastet. Man hat nun versucht, die Reibung durch

Axialwälzlager zu verringern. Diese Axialwälzlager sind jedoch, da die Kraftübertragung wegen der Exzentrizität des Druckhebels auf wenigen Wälzkörpern stattfindet, einer sehr hohen Lagerbelastung unterworfen. Es müssen deshalb Wälzlager mit entsprechend großem Durchmesser verwendet werden, was die Bauabmessungen der bekannten Spannvorrichtung auch in radialer Richtung vergrößert. Im übrigen muß sie wegen des exzentrischen Angriffes des Druckhebels auf die Hohlspindel entsprechend starkwandig ausgebildet sein, ι ο da sie einer Biegebeanspruchung unterworfen ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine doppeltwirkende Spannvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, zu deren Aufnahme in der Halterung nur ein Festlagcr erforderlich ist, so daß die 1 s Halterung einfacher in ihrem Aufbau ist, weniger auf Biegung beansprucht wird und die Spannvorrichtung insgesamt kleinere Bauabmessungen aufweist

Dieses Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das innerhalb der Hohlspindel liegende Ende des Gewindezapfens mit einer die beiden Kraftverstärkerteile umschließenden, zur Hohlspindel konzentrischen, in dieser axial verschiebbaren Hülse verbunden ist, die an ihrem mit dem Lagerzapfen verbundenen Ende mehrere Durchbrechungen aufweist in welchen Stützkörper axial verschiebbar sind, die sich in der zweiten Spannrichtung an dem Ringbund der Hohlspindel abstützen und an denen das eine Kraftverstärkerteil anliegt daß das dem Lagerzapfen abgewandte Ende der Hülse mit einem radial nach innen ragenden Ringbund to zur Abstützung des anderen Kraftverstärkerteils in der zweiten Spannrichtung versehen ist und daß das aus der Hohlspindel herausragende freie Ende des Lagerzapfens eine Haltevorrichtung aufweist mit der der Lagerzapfen gegen Verschiebung in beiden Achsrich- η lungen in einem einzigen Festlager der Halterung festlegbar ist

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

Eine weitere Verkleinerung der axialen Baulänge aber auch der radialen Baugröße kann noch dadurch so erreicht werden, daß der Kraftverstärker ein mechanischer Kniehebelkfaftverstärker oder ein hydraulischer Kraftverstärker mit einem axial verschiebbaren Primärglied ist Ein derartiger mechanischer Kniehebelkraftverstärker mit einem axial verschiebbaren Primärglied, t>; der zur Verwendung in Kombination mit der erfindungsgemäßen doppeltwirkenden Spannvorrichtung besonders geeignet ist ist in der DE-PS 23 08 175 beschrieben. Zur Erzeugung einer Hochdruckspannung wird bei diesem Kraftverstärker das Primärgiied axial in den Kraftverstärker hinein verschoben, wobei die Hochdruckspannung ausübenden beiden äußeren Kraft· verstärkerteile axial auseinander bewegt werden, ohne daß sie sich gegeneinader verdrehen. Infolgedessen kann gegenüber der eingang erwähnten vorbekannten doppeltwirkenden Spannvorrichtung ein Wälzlager entfallen. Außerdem verläuft bei einem mechanischen Kniehebelkraftverstärker der genannten Art die Druckkraft exakt in Axialrichtung, wodurch Biegemomente von der Hohlspindel ferngehalten werden und diese infolgedessen eine geringere Wandstärke aufweisen kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen dargestellt

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

Es zeigt

F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel im Längsschnitt in einer ersten Spannrichtung,

F i g. 2 ein Querschnitt nach der Linie II 11 der F i g. 1,

Fig.3 ein zweites Ausführungsbeispiel im Längsschnitt in der zweiten Spannrichtung,

F i g. 4 eine Teilamsicht in Richtung IV der F i g. 3.

In F i g. 1 und 2 ist die Erfindung anhand eines sogenannten »Klauenkastens« erläutert Derartige Klauenkästen werden bei Großdrehmaschinen mit mehreren Schrauben auf der Planscheibe befestigt und dienen zum Aufspannen der Werkstücne. Der Klauenkasten besteht im wesentlichen aus einer auf die Planscheibe aufzuschraubenden Halterung 1 mit einer Führung 2, in welcher die Spannklaue 3 verschiebbar geführt ist Die Spannklaue 3 weist ein Gewindesegment 4 auf, welches in das Außengewinde einer Hohlspindel 5 eingreift In diese Hohlspindel 5 ist eine hohle Antriebswelle 6 mittels eines Gewindes 7 eingeschraubt und über dem radialen Fixierstift 8 Fixiert Auf diese Weise ist die Antriebswelle 6 fest mit der Hohlspxidel S verbunden. Die Antriebswelle 6 weist an ihrem inneren Ende einen Ringbund 9 auf, dessen Funktion weiter unten noch erläutert wird. Da die Antriebswelle 6 mit der Hohlspindel 5 fest verschraubt ist bildet der Ringbund 9 praktisch einen Teil der Hohlspindel 5. An ihrem anderen Ende weist die Hohlspindel 15 einen weiteren Ringbund 10 auf. Mit diesem Ringbund 10 ist die Hohlspindel 5 auf einem Lagerzapfen U axial verschiebbar gelagert Der Lagerzapfen 11 weist seinerseits eine sich senkrecht zur Achse erstreckende Stützfläche 12 und einen im Durchmessser verjüngenden Teil Ha auf, mit welchen er in einem Auge 13 der Halterung 1 drehbar gelagert ist Die Stützfläche 1? stützt sich an einer Seite des Auges 13 ab, während sich d^;e a. t dem Gewindezapfen lift des Lagerzapfens U aufgeschraubte Mutter 14 mit einer Stützfläche 15 an der anderen Seite des Auges 13 abstützt Auf diese Weise ist der Lagerzapfen 11 in beiden Achsrichtungen gegen Verschiebung gesichert und abgestützt

Das innerhalb der Hohlspindel liegende Ende des Lagerzapfens 11 ist mit einer zur Hohlspindel 5 konzentriscnen und in dieser axial verschiebbaren Hülse 16 verbunden, wobei die Hülse 16 und der Lagerzapfen 11 zweckmäßig aus einem Teil besteht Die Hülse 16 umschließt einen Kniehebelkraftverstärker 17, wie er beispielsweise in der DE-PS 23 08 175 näher beschrieben ist Dieser Kniehebelkraftverstärker weist ein axial verschiebbares Primärglied 18 auf, welches auf die

Kniehebel 19 einwirkt. Hierdurch werden die Kraftverstärkerteile 20 und 21 bei Krafteinwirkung auf das Primärglied axial auseinander bewegt.

Die Hülse 16 weist an ihrem mit dem Lagerzapfen U verbundenen Ende mehrere Durchbrechungen 22 auf. Es handelt sich hierbei vorteilhaft um mehrere, und wie aus Fig.2 ersichtlich ist, gleichmäßig am Umfang verteilte axiale Schlitze. Der Lagerzapfen 11, der einen etwas kleineren Durchmesser als die Hülse 16 besitzt weist im Bereich der Durchbrechungen 22 eine entsprechende Anzahl von Ausnehmungen 23 auf. In den Durchbrechungen 22 und den Ausnehmungen 23 sind Stützkörper 24 mit im wesentlichen quaderförmiger Gestalt axial verschiebbar geführt. Damit sich diese Stützkörper in den Durchbrechungen 22 und den Ausnehmungen 23 unbehindert axial verschieben lassen, sind die Durchbrechungen 22 und die Schlitze 23 entsprechend lang ausgebildet. Die Ausdehnung der Stützkörper 24 in radialer Richtung ist so groß, daß ihre eine Fläche 24a mit dem Ringbund 10 der Hohlspindel 5 und ihrer anderen Endfläche~24Z> mit der Stützfläche 21a des Kraftvexstärkerteiles 21 zusammendrücken kann.

Das dem Lagerzapfen 11 abgewandte Ende der Hülse 16 ist mit einem radial nach innen ragenden Ringbund 23 versehen, der aus Montagegründen als in das Ende der Hülse eingeschraubter Schraubring ausgebildet ist. Dieser Schraubring umgibt den Ringbund 9 der Antriebswelle U. Dessen Länge ist etwas größer als die axiale Länge des Schraubringes 25. Die Antriebswelle 6 ist ihrerseits mit einem verjüngten Teil 6a in einem weiteren Auge 26 der Halterung eindrehbar und axial verschiebbar gelagert. Das Auge 26 bildet nur ein loses Lager und braucht keinerlei Axialkräfte aufzunehmen. Das freie Ende der Antriebswelle 6 ist mit einem Sechskant 27 versehen.

Die Antriebswelle 6 weist ferner ein Innengewinde 28 für eine Antriebsspindel 29 auf, die mit einem entsprechenden Außengewinde 30 versehen ist. Das innere Ende 29 a der Antriebsspindel wirkt mit dem Primärglied 18 des Kraftverstärkers 17 zusammen. Die Antriebsspindel 29 ist ferner mit einer Hülse 31 verbunden, die einen Innensechskant 32 aufweist.

Soll ein Werkstück Wi in der Spannrichtung 51 gespannt werden, so wird die Antriebsspindel 6 mittel» eines am Außensechskant 27 angesetzten Schlüssels gedreht und nimmt hierbei die mit ihr fest verbundene Hohlwelle 5 mit Die Spannkiaue 3 wird gegen das festzuspannende Werkstück Wi verschoben, bis eine gewisse Vorspannung erreicht ist Hierbei legt sich der Ringbund 9 gegen die Stützfläche 20a des einen Kraftverstärkerteils an. Um nun die gewünschte Hochdruckspannung zu erreichen, wird die Antriebsspindel 29 mittels eines in den Innensechskant 32 eingesetzten Schlüssels gedreht Das innere Ende 29 a drückt auf das Primärglied 18 und verschiebt dieses in Richtung A. Hierdurch werden die Kraftverstärkerteile 20 und 21 axial auseinander bewegt Das Kraftverstärkerteil 20 drückt in Pfeilrichtung auf den Ringbund 25, der seinerseits über die Hohlspindel 5 und die Spannklaue 3 die Spannkraft auf das Werkstück Wi überträgt Das andere Kraftverstärkerteil 21 drückt in Pfeilrichtung auf den Lagerzapfen 11 und und letzterer überträgt die Kraft über die Stützfläche 12 auf das Auge 13 der Halterung ein. Während der Hochdruckspannung brauchen keinerlei unter hoher Belastung stehende Teile gegeneinander verdreht zu werden. Sämtliche

Spannkräfte werden in der Spannrichtiing 51 über der Lagerzapfen 11 auf die Halterung übertragen. Zurr Lösen des Werkstückes wird zunächst durch Drehung

der Antriebsspindel in umgekehrter Richtung die

ο Hochdruckspannung weggenommen und anschließenc durch Drehung der Antriebswelle in entgegengesetztei

Richtung die Spannklaue 3 wieder vom Werkstück W\

entfernt.

In den Fig.3 und 4 ist als Halterung Γ eine

ίο Planscheibe dargestellt Das Festlager 13 ist bei diesel Planscheibe möglichst nahe dem Zentrum angeordnet Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die gleiche doppeltwirkende Spannvorrichtung verwendet, so daC auch die gleichen Bezugszeichen benutzt worden sind

π Anhand der F i g. 3 und 4 soll lediglich die Wirkungswei se der Spannvorrichtung in der anderen Spannrichlung erläutert werden.

Sollte das Werkstück Wl in entgegensetztei Spannrichtung S2 gespannt werden, so wird die

:o Spannklaue 3 durch Drehung der Antriebsspindel 6 unc der Hohlspindel 5 mit einer gewissen Vorspannung zui Anlage an dem Werkstück W2 gebracht Dabei legt sich der Ringbund 10 der Hohlspindel gegen die Endfläche 24 a der Stützkörper 24 an, und letztere kommen mil

2--> ihrer anderen Endfläche 24 b an der Stützfläche 21 ade; Kraftverstärkerteiles 21 zur Anlage. Das andere Kraftverstärkerteil 20 stützt sich jetzt an dem durch der Schraubring 25 gebildeten Ringbund der Hülse 16 ab Wird nun zur Erzeugung der Hochdruckr.pannung die

jo Antnebsspindel 29 gedreht und das Primärglied wiedei in Richtung A verschoben, so wirkt das Kraftverstärkerteil 21 über die Stützkörper 24 in Pfeilrichtung auf die Hohspindel 25 ein und letztere drückt die Spannkiaue 2 in Spannrichtung 52 gegen das Werkstück W2. Das

v> andere Kraftverstärkerteil 20 drückt in Pfeilrichtung aul den Ringbund 25 und diese Reaktionskraft wird über die Hülse 16 und den Lagerzapfen 11 auf die Mutter U übertragen, die sich mit ihrer Stützfläche 15 an dei anderen Seite des Lagerauges in Pfeilrichtung abstützt.

Wie man aus einem Vergleich der F i g. 1 mit dei F i g. 3 erkennen kann, werden die Spannkräfte ir beiden Spannrichtungen 51 und 52 jeweils auf da; gleiche Festlager 13 der Halterung 1 bzw Γ übertragen Auf diese Weise ist das Loslager 26 nur einer sehi geringen Belastung unterworfen, da es keine axialge richteten Spannkräfte aufzunehmen hat Die Planscheibe Γ wird durch diese Gestaltung wesentlich wenigei biegebelastet als bei einer Anordnung eines zweiter Festlagers im Bereich des Loslagers 26 am Außenum fang.

Die Erfindung soll nicht auf die dargestellter Ausführungsbeispiele beschränkt seia So «väre e; beispielsweise auch denkbar, anstelle der dargestellter quaderförmigen Stützkörper Stifte mit rundem Quer schnitt zu verwenden, die sich in Achsrichtung erstrecken und die in entsprechenden Axialbohrunger eines die Hülse mit dem im Durchmesser kleinerer Lagerzapfen verbindenden Flansches verschiebbai gelagert sind. Ferner wäre es möglich an einer auf derr Lagerzapfen verschiebbaren Scheibe radiale Zapfer anzuordnen, da die ähnlich der Stützkörper durch entsprechende Schlitze der Hülse hindurchragen unc sich an dem Ringbund der Hohlspindel abstützen. Die Scheibe würde ihrerseits dann zur Abstützung des einer

Kraftverstärkerteils dienen. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Doppeltwirkende Spannvorrichtung, insbesondere zum Festspannen von Werkzeugen, Werkstükken oder Vorrichtungen an Werkzeugmaschinen, mit einer ein Außengewinde aufweisenden Hohlspindel, an deren beiden Enden nach innen vorspringende Ringbunde vorgesehen sind, die je nach Spannrichtung abwechselnd zur axialen Abstützung eines der beiden unter Hochdruckspannung axial zueinander beweglichen Teile eines konzentrisch in der Hohlspindel angeordneten Kraftverstärkers dienen, während sich in der ersten Spannrichtung das andere Kraftverstärkerteil an einem in die Hohlspindel hineinragenden Lagerzapfen abstützt, der in einem Festlager einer die Spannvorrichtung tragenden Halterung aufnehmbar ist, und in der zweiten Spannrichtung sich das andere Kraftverstärkerteil über Zwischenglieder an der Halterung abstützt, wobei der Abstand der Ringbunde größer ist als der größte Abstand der an diesen abwechselnd anliegenden Stützflächen der Kraftver-Itärkerteile, dadurch gekennzeichnet, daß 4as innerhalb der Hohlspindel (5) liegende Ende des Lagerzapfens (11) mit einer die beiden Kraftverstärkerteile (20,21) umschließenden, zur Hohlspindel (S) konzentrischen in dieser axial verschiebbaren Hülse (16) verbunden ist, die an ihrem mit dem Lagerzapfen (U) verbundenen Ende mehrere Durchbrechungen (22) aufweist, in welchen Stützkörper (24) axial verschiebbar sind, die sich in der tweiten Spannrichtung (S 2) an dem einen Ringbund (10) der Hohlspindel (!>) abstufen und an denen das «ine KraftverstärkerteS (71) anliegt, daß das dem Lagerzapfen (U) abgewandte nde der Hülse (16) mit einem radial nach innen ragenden Ringbund (25) tür Abstützung des anderen Kraftverstärkerteiles (20) in der zweiten Spannrichtung (S 2) versehen ist •nd daß das aus der Hohlspindel (5) herausragende freie Ende (Wa) des Lagerzapfens (11) eine Haltevorrichtung (12, 14, IS) aufweist, mit der der Lagerzapfen (It) gegen Verschiebung in beiden Achsrichtungen in einem einzigen Festlager (13) der Halterung (I, I') festlegbar ist

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet daß das freie Ende (Wa) des Lagerzapfens (11) eine erste, sich senkrecht zur Achse erstreckende Stützfläche (12) aufweist und mit einem Gewindezapfen (11 b) versehen ist, auf dem eine Mutter (14) mit einer zweiten Stützfläche (15) verschraubbar ist und daß die Halterung (1, Y) kls Festlager ein Auge (13) aufweist, das zwischen beiden Stützflächen (12,15) angeordnet ist

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 mit einer hohlen Antriebswelle, die drehfest mit einem Ende der Hohlspindel verbunden ist und in der eine Antriebsspindel für den Kraftverstärker angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Antriebswelle (6) in das eine Ende der Hohlspindel (5) eingeschraubt ist und einen sich durch den Ringbund (25) der Hülse konzentrisch erstreckenden, in einer Spannrichtung (SX) als Anlage für das eine Kraftverstärkerteil (20) dienenden Ringbund (9) aufweist, dessen axiale Länge etwas größer ist als die des Hülsenringbundes (25) und daß die Antriebswelle (6) in einem Loslager (26) der Halterung (1, 1') axial verschiebbar ist

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Hülse (16) als Durchbrechungen mehrere gleichmäßig am Umfang verteilte axiale Schlitze (22) aufweist und im Lagerzapfen (11), der einen kleineren Durchmesser als die Hülse besitzt eine entsprechende Anzahl von Ausnehmungen (23) vorgesehen ist in denen Stützkörper (24) mit im wesentlichen quaderförmiger Gestalt axial verschiebbar geführt sind.