DE3823141A1 - Spannvorrichtung fuer werkzeugmaschinen - Google Patents
Spannvorrichtung fuer werkzeugmaschinenInfo
- Publication number
- DE3823141A1 DE3823141A1 DE19883823141 DE3823141A DE3823141A1 DE 3823141 A1 DE3823141 A1 DE 3823141A1 DE 19883823141 DE19883823141 DE 19883823141 DE 3823141 A DE3823141 A DE 3823141A DE 3823141 A1 DE3823141 A1 DE 3823141A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- spindle
- clamping
- rotating
- piston
- cylinder
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
- B23B31/02—Chucks
- B23B31/24—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means
- B23B31/30—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using fluid-pressure means in the chuck
- B23B31/302—Hydraulic equipment, e.g. pistons, valves, rotary joints
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Gripping On Spindles (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft Spannvorrichtungen insbesondere für Werkzeugma
schinen.
Moderne Werkstoffe für Zerspanungswerkzeuge erlauben extrem hohe
Schnittgeschwindigkeiten, die durch entsprechend hohe Drehzahlen der
Arbeitsspindeln 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 allge
meinen kraftbetätigt, wobei elektrische, pneumatische und hydraulische
Antriebe bekannt sind.
Die Erfindung bezieht sich auf hydraulisch betätigte Kraftspanner, ins
besondere für hohle Arbeitsspindeln, wie sie etwa bei Stangendrehma
schinen eingesetzt werden.
Der Stand der Technik wird durch die Firmendruckschrift der Fa. Paul
Forkardt "Umlaufende Drucköl-Hohlzylinder OZRHJ" # 422.01.3D 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 Mas
sen und damit zu einer Begrenzung der zulässigen Drehzahl. Diese wird
noch dadurch begrenzt, daß die Energieverluste in den Dichtspalten der
Drehdurchführung drehzahlabhängig sind und mit zunehmender Drehzahl im
mer mehr Verlustwärme auf die Spindel und deren Lager übertragen wird.
Extrem hohe Drehzahlen sind aber gerade bei Stangendrehmaschinen er
wünscht, weil die Bearbeitungsdurchmesser klein sind.
Ein weiterer Nachteil der bekannten hydraulischen Spannantriebe resul
tiert 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 Schwin
gungsproblemen. Bei Stangendrehmaschinen wird außerdem der Stangenvor
schub behindert.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hydraulik-Spannaggregat zu schaffen,
das mit hohen Drücken und deshalb entsprechend kleinen Spannkolben aus
kommt, so daß die Baugröße 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 - und
neue, vorteilhafte Maschinenbauarten ermöglicht werden, zum Beispiel
solche, bei denen der Spindelantriebsmotor koaxial bezüglich der Spin
delachse angeordnet ist, wobei der Spannzylinder im Innern des Rotors
untergebracht ist.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Lösung ist in den unabhängigen Ansprü
chen definiert. Sie beruht auf den folgenden Überlegungen:
Der Vorgang beim Spannen eines Werkstücks (oder Werkzeugs) umfaßt meh
rere Phasen:
- (a) die Spanneinrichtung ist mit einem wenig Kraft erfordernden Leerhub an den Durchmesser des Werkstücks/Werkzeugs heranzuführen.
- (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.
- (c) während des Spindelumlaufs kann z. B. wegen Kaltfluß des Werk stücks ein "Nachfassen" der Spanneinrichtung erforderlich sein.
Bei Stangendrehmaschinen ist es wünschenswert, auch Phase (b) während des
Spindelumlaufs auszuführen, das heißt, die Stange freizugeben, vorzu
schieben und wieder zu spannen.
Das Prinzip der Erfindung besteht darin, das umlaufende Hydrau
liknetz, das neben dem Spannzylinder und seinen Zylinderräumen
noch Zu- und Abfuhrkanäle, Hilfs- und Steuerkolben und gegebe
nenfalls Steuerventile umfaßt, mittels eines stationären Hy
draulikaggregats im Spindelstillstand zu "füllen" und die
Druckfluidquelle während des Spindelumlaufs abzukoppeln. Ein
gesondertes Aggregat ist vorgesehen, mit dem während des Spin
delumlaufs auf die Spannkraft eingewirkt werden kann.
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 Spannvor
gangs vornehmen, wobei das gesonderte Aggregat dann als Spann
kraftspeicher ausgebildet ist. Man kann aber auch sämtliche
Phasen (a), (b) und (c) mittels des gesonderten Aggragats aus
führen, insbesondere beim Stangendrehen; das gesonderte Aggre
gat umfaßt dabei Mittel zum gesteuerten Verlagern des Spann
kolbens. Dabei wird mit Vorteil ein Weguntersetzer/Kraftüber
setzer zwischen die (stationären) Mittel und den Spannkolben
geschaltet, damit an der ersten Schnittstelle zwischen stati
onären und umlaufenden Teilen nur geringe Kräfte übertragen
werden müssen. - Das somit angewandte Wirkprinzip ist am deut
lichsten 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 Ver
sion eines Weguntersetzers/Kraftübersetzers kommt im Rahmen
der Erfindung auch eine mechanische Version (gemäß Fig. 6) in
Frage.
Die zweite Schnittstelle zwischen stationärer Druckfluidquelle
und umlaufendem Hydrauliknetz kann für Betrieb während des
Spindelstillstands nach Art einer Hydraulikschnellkupplung
mit hermetischer Abdichtung oder mit einer Spaltdichtungs-
Kupplungsstelle ausgebildet sein; es wäre aber auch möglich,
mit einer Drehdurchführung zu arbeiten, da diese nur im Still
stand der Spindel einen Fluidaustausch durchzuführen braucht.
Das erwähnte Prinzip der Weg-Kraft-Umsetzung würde sogar ermög
lichen, eine permanent beaufschlagte oder beaufschlagbare Dreh
durchführung mit Niederdruck zu verwenden.
Es ist anzumerken, daß pneumatische Spannmittel-Kraftantriebe bekannt
sind, bei denen die Druckluftquelle nur bei Spindelstillstand angekup
pelt ist. Die kompressible Druckluft übernimmt dann während des Umlaufs
die Rolle des Spannkraftspeichers (Firmendruckschrift Paul Forkardt
"Kraftbetätigte Spannfutter" # 200.01.9D). Rückschlagventile dienen da
bei als Absperrorgane für den umlaufenden Spannzylinder. Dem Fachmann
ist aber bekannt, daß solche Spannantriebe nur bei relativ langsam um
laufenden 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 8 61 17 350.2 vorgesehen.
Bei den Elektrospannern gemäß DE-PS 32 18 084 oder DE-OS 36 42 309 sind
mechanische Mittel vorgesehen, um die Spannkraft während des Spindelum
laufs 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, Betriebs
sicherheit, beherrschbare Maximaldrehzahlen und andere zu berücksichti
gen sind.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, an der ersten
Schnittstelle zwischen stationären und umlaufenden Verstellorganen spe
zielle Wälzlager, nämlich sogenannte Spindellager (Schrägkugellager)
einzusetzen. In der älteren Patentanmeldung DE 37 27 445 ist ein Spann
aggregat mit mitumlaufendem Spannkraftspeicher offenbart, bei dem
Spannkräfte während des Spindelumlaufs über Axialwälzlager von einer
stationären Verstelleinheit auf das umlaufende Aggregat übertragen wer
den; allerdings muß die volle Spannkraft über diese Lager geführt wer
den, die entsprechend dimensioniert werden müssen und, um eine einiger
maßen vernünftige Lebensdauer garantieren zu könen, auch nur kurzzeitig
belastet werden sollten. Ein Weg-Kraft-Umsetzer gemäß vorliegender Er
findung würde eine Verbesserung dieser Konstruktion erlauben.
Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung weren nachstehend
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert.
Fig. 1 stellt einen axialen Längsschnitt durch den Spin
delkasten einer Drehmaschine dar, ausgestattet mit
einer hydraulisch betriebenen Spannvorrichtung ge
mäß der Erfindung,
Fig. 2 stellt im Teilschnitt die Hydraulikschnittstelle
zwischen stationärer Fluiddruckquelle und umlaufen
dem Netz in zwei Arbeitspositionen dar.
Fig. 3 zeigt im Teilschnitt einen Spannkraftspeicher, wie
er in der Maschine nach Fig. 1 und 2 vorgesehen sein
kann.
Fig. 4 ist eine Teilseitenansicht, teilweise geschnitten,
einer Drehmaschine gemäß der Erfindung mit auf der
Arbeitsspindel sitzendem Rotor des Spindelantriebs
motors, und
Fig. 5 zeigt analog 4 eine gegenüber dieser abgewan
delte Ausführungsform einer Drehmaschine.
Fig. 6 stellt einen axialen Längsschitt durch den Spin
delkasten einer Drehmaschine dar, ausgestattet mit
einer mechanisch betriebenen Spannvorrichtung ge
mäß der Erfindung.
Fig. 1 zeigt im Axialschnitt den Spindelkasten 102 einer Dreh
maschine mit Arbeitsspindel 104. Die Spindel ist mittels einer
ersten Lagerbaugruppe 106, bestehend aus drei Schrägkugella
gern 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 Kolben
stangen 112 mit dem Flansch verbunden sind. Druckfedern 116
wirken zusätzlich zu dem Druck des eingespeisten Fluids und
sorgen für eine Grundvorspannung.
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.
Fig. 1 zeigt den Kolben 126 in seiner äußeren (linken) End
lage, von der aus er einen maximalen Spannhub H 1 ausführen
kann. Im untere Teil ist der Kolben nach Durchlaufen eines
Teilhubs H 2 dargestellt.
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
Spannmittel ist nicht dargestellt, weil diese Konstruktionen dem Fach
mann 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 Man
telfläche, die in entsprechenden Ringnuten des Kolbens 126 bzw. des
Rohres 128 sitzen; die Montage erfolgt nach Art eines Bajonett-Ver
schlusses mittels Einführungsnuten 136 des Rohres 128.
Die Riemenscheibe 120 ist durch eine Mehrzahl von über den Umfang ver
teilten Kegelstiften 140 auf der Spindel axial- und drehfest gesichert.
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 axialverlagerba
rer Hilfskolben 142 über Kanalbohrung 150 ansteuerbar; der in Fig. 1
untere Hilfskolben ist in seiner nach rechts bis zu einem Anschlag ver
lagerten Position dargestellt.
Die Ansteuerung erfolgt von einem hydraulischen Bewegungswandlungssystem
oder Umsetzer 160 aus über einen Druckkörper 158 mit einem Anschlußsy
stem 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 inso
weit beschriebenen Teile des Umsetzers 160 synchron mit der Arbeits
spindel 104 um, und die Ansteuerung der Zylinderräume kann bei umlau
fender Spindel geändert werden; dabei stellen der Kolben 126 und die
Hilfskolben 142 die Ausgangsorgane des Umsetzers dar, wobei die zurück
gelegten Wege umgekehrt proportional den jeweils wirksamen Kolbenflächen
von Eingangs- und Ausgangsorganen sind, wenn beispielsweise durch Ver
lagern der Steuerkolben 162 nach links der Hohlkolben 126 ebenfalls nach
links verlagert wird.
Der Innenring des Schrägkugellagers 172 und eines danebensitzenden wei
teren spiegelbildlich angeordneten Schrägkugellagers 172′ sind gegenei
nander axial verspannt und auf der Arbeitsspindel 104 axialverschieb
lich. Die Vorspannung erfolgt über die Außenringe mittels einer Flansch
hülse 174 und eines Spannrings 176, der mit einer Ringscheibe 178 ver
schraubt 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 Po
sitionen 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 ½₀ der wirksamen Kolbenfläche vonHohlkolben 126 im Zy
linderraum 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 Spin
deldrehzahlen 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 hy
draulische Verbindung (nicht gezeichnet) von Zylinder 186 und Zylindern
110 wird erreicht, daß die Reaktionskräfte in den Spindelkasten einge
leitet werden.
Die wirksame Kolbenfläche 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 vonHydraulikflüssigkeit.
Das Druckfluid wird von einem stationären (nicht gezeigten) Hydraulik
aggregat geliefert, dessen Druckausgang bei stillstehender Arbeits
spindel 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 Spindelka
sten 102 ein nichtumlaufendes zweites Kupplungsteil angeordnet ist, das
beispielsweise über einen Druckschlauch an das Hydraulikaggregat an
schließbar 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 Ab
sperrkugel 206 vom Sitz 234 zurückdrückt. Dies ist natürlich nur mög
lich, wenn die beiden Kupplungsteile miteinander ausgefluchtet stehen;
die Winkellage 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.
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 Spannkraft
speicher dienen.
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.
Verschiedene Betriebsarten sind möglich:
Erste Betriebsart. Im Spindelstillstand wird das Hydraulik
aggregat 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 aus
geführt werden. Durch erneutes Ankuppeln des Hydraulikaggregats, jetzt
drucklos, wird das Werkstück wieder frei und der Spannkraftspeicher
drucklos. Bei der Druckbeaufschlagung des umlaufenden Hydraulikkreis
laufs 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 Kraft
differenz 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 Entspannvor
gängen beteiligt.
Zweite Betriebsart. Die wirksamen Kolbenflächen werden ab
sichtlich 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 Zylin
derraum 184 eine solche Feder enthalten, und die Auslegung der Kolben
flächen wäre dann irrelevant.
Dritte Betriebsweise. Wie zuvor, jedoch kann während der
Dreharbeit jeder der Zylinderräume 184, 186 mit Hydraulikdruck beauf
schlagt 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 Spin
delumlaufs zu verändern.
Vierte Betriebsweise. Diese Betriebsweise ist besonders für
Stangendrehmaschinen bestimmt, bei denen während des Spindelumlaufs
nicht nur die Spannkraft variiert oder zumindest konstant gehalten 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 Druck
körper 158 ein drucksteuerbares Ventil (nicht gezeigt) eingebaut ist,
das bis zu einem vorgegebenen Druck im Zylinderraum 146 diesen mit Zyl
inderraum 144 verbindet, oberhalb dieses Drucks jedoch absperrt und da
für Zylinderraum 144 mit Kanal 168 bzw. Zylinder 306 verbindet.
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.
Von dem stationären Hydraulikaggregat wird das umlaufende Hydrauliknetz
mit einem Vordruck angesteuert, der unter dem Schließdruck für das er
wähnte drucksteuerbare Ventil liegt. Nach Abkuppeln der stationären
Druckquelle vom umlaufenden Netz wird Zylinderraum 186 mit Druck beauf
schlagt. 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 H 2 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 Wirk
verbindung 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 Werkstück
stange noch erforderlichen Weg (maximal ein Millimeter) verlagert. Dabei
erreichen die Steuerkolben 162 die 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 H 2 nach rechts verlagert wird; das genügt zum
Lösen der Spannzange. Die Steuerkolben 162 kehren dabei wieder in Posi
tion "A" zurück.
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 Abwand
lungen vorgenommen werden. Beispielsweise könnte der Hohlkolben, der we
gen 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 Spindelantriebsmo
tor, wie weiter unten noch unter Bezugnahme auf Fig. 4 und 5 zu erläu
tern, dessen Rotor mit kleinerem Durchmesser ausgeführt werden könnte
und/oder noch eine mitumlaufende Abstützung für die Werkstückstangen
bzw. deren Vorschubstange vorgesehen werden könnte.
Ferner könnte man mittels des Umsetzers 160 nur die eigentliche Spann
bewegung ausführen und die Verstellbewegung zur Anpassung an andere No
minal-Spanndurchmesser mittels eines Gleitschraubtriebs etwa gemäß DE-PS
37 27 445 ausführen.
Fig. 4 läßt erkennen, daß dank der erfindungsgemäßen Gestaltung des
Spannantriebs der Spindelantriebsmotor koaxial bezüglich der Spindel
achse 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 entspre
chend Fig. 1 ausgeführt; das hintere Spindelende wird, soweit es von der
Darstellung nach Fig. 1 abweicht, nachstehend erläutert.
Dieses hintere Spindelende trägt den aus zwei Teilen 426, 428 bestehen
den 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.
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 Maschinen
sockel 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 Isolations
schicht 410 gegen Konvektionswärme vom Motor geschützt.
Zweckmäßigerweise wird als Antriebsmotor ein Synchron- oder Asynchron-
Drehstrommotor verwendet, der von einem Frequenzumrichter (nicht ge
zeigt) 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, ge
sichert, die mit Vorspannung aufgezogen sind.
Es kann vorteilhaft sein, Motoren mit Polumschaltung zu verwenden.
Eine den Stator umgebende Hülse 420 begrenzt einen Strömungspfad für
Kühlmittel, das über einen Stutzen 422 zirkuliert.
Während in der Konstruktion nach Fig. 4 der Rotor fliegend auf der
Spindel sitzt, ist er in der Ausführungsform nach Fig. 5 durch zwei La
ger 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 kön
nen, doch besteht die Gefahr einer Fehlausfluchtung der drei Lager, wo
durch 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 er
höht. Nach den Erläuterungen zu Fig. 1 und 4 versteht der Fachmann die
Funktion der übrigen Komponenten ohne detaillierte Erläutertung, so daß
eine summarische Aufzählung genügt: Die Zylinderräume 532 und 534 wirken
mit dem Hohlkolben zusammen, um das Zug-Druck-Rohr 128 axial zu verla
gern; Maschinensockel 502, Zentrierring 512, Rippe 508, Paßfeder 506,
Nut 504, thermische Abschirmungen 510 und 424 finden sich analog in Fig.
4 ebenso wie Rotorkern 522, Statorträger 514, Statorkern 518, Sta
torwicklung 520 und Endflansch 516.
Fig. 6 zeigt eine weitere, auf der Erfindung basierende
Konstruktionsvariante, bei welcher der Weg-Kraft-Umsetzer
einen eingangsseitigen, mit geringer Stellkraft durchge
führten Stellhub H in einen kleinen, mit einer großen Spann
kraft verbundenen Spannhub h umsetzt. Der gesamte Weg-Kraft-
Umsetzer 662 ist in diesem Falle zwischen den beiden Spindel
lagern 106 und 678 der Arbeitsspindel 104 in einem Spindel
kasten 102 untergebracht, welcher ähnlich dem Spindelkasten
in Fig. 1 aufgebaut ist. Aus diesem Grunde bedarf der Spin
delkasten auch keiner weiteren Erläuterung mehr. Auch der
Antrieb der Arbeitsspindel erfolgt ähnlich wie inFig. 1
über eine Keilriemenscheibe 120, die nur andeutungsweise ge
zeichnet ist, da ihre Konstruktionsweise samt der Befestigung
auf dem Spindelende dem Fachmann hinlänglich bekannt sind.
Anders als in Fig. 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-Druck-Rohr 128 erfolgt über mehrere (z. B. drei)
Keile 604, welche durch achsparallele Schlitze 680 im Zylinder
mantel der Arbeitsspindel hindurchgeführt sind und mit
ihren Nasen 660 in Ausnehmungen 602 des Zug-Druck-Rohres ein
greifen. Außerhalb der Spindel sind die Keile 604 auf eine
nicht dargestellte Weise in dem auf dem Arbeitszylinder der
Spindel axialverschieblichen Schubring 606 befestigt. Eine
Stellhülse 610 ist über zwei Kugelkränze 616 relativ zur
Spindel drehbar gelagert, wobei das entsprechende Lager auch
hohe Axialkräfte zu übertragen imstande ist. Ein Innenge
winde 612 der Stellhülse steht im Eingriff mit einem Außen
gewinde 608 des Schubringes 606.
Der drehfest, jedoch längsverschieblich gelagerte Schubring
stellt zusammen mit der rotierbaren, jedoch axialfest gela
gerten Stellhülse einen Gleitschraubtrieb dar, mit dem durch
eine Rotationsbewegung der Stellhülse 610 eine Verlagerung
des Zug-Druck-Rohres 128 relativ zu der an ihrer rechten Seite
682 als Wälzlagerinnenring ausgebildete Schiebehülse 614
vorgenommen werden kann. Mit dieser Bewegung wird bei
stillstehender Spindel der Leerhub durchgeführt, mit dem
z. B. bei einem Spannfutter die Anpassung an den Werkstück
durchmesser erfolgt. Der motorische Antrieb zur Durch
führung des Leerhubes erfolgt im Beispiel der Fig. 6
durch einen nicht dargestellten Antriebsmotor, der seine
Drehbewegung einem Zahnrad 620 mitteilt, welches sich im
Eingriff mit einem an der Stellhülse 610 vorhandenen Zahn
kranz 618 befindet. Dieser Zahnradeingriff besteht nur im Sill
stand und wird dadurch bewirkt, daß die Antriebswelle 624,
mit welcher das Zahnrad 620 fest verbunden ist (symboli
siert durch die Linie 628), durch eine Schwenkbewegung eines
nicht dargestellten Mechanismus in Richtung des Pfeiles
626 auf den Zahnkranz 618 zubewegt wird.
Die Schiebehülse 614 ist auf dem Außenzylinder der Spindel
axialverschieblich, jedoch durch den Eingriff einer Paßfe
der 640 in eine Längsnut 674 relativ zur Spindel 104 ver
drehfest 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 Sei
te gleichzeitig als Außenring eines Axialkugellagers dient,
ausgebildet. Der Innenring 636 des Axiallagers ist mittels
mehrerer Spezialkegelstifte 638 mit der Spindel fest verbun
den, um die über die Kugeln 634 übertragene axiale Spannkraft
in die Spindel einzuleiten.
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 Spindel
steigung 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 Längsver
schiebung in auf dem Außenumfang der Mutter 632 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.
Die Längsverschiebung der Muffe 650 wird von der Bewegung
einer Verstelleinrichtung 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.
Die obere und die untere Bildhälfte zeigen die Organe des
Weg-Kraft-Umsetzers 662 in zwei Endlagen vor und nach der
eingangsseitigen Wegverstellung H, bzw. der ausgangsseitigen
Wegverstellung h.
Mit der Verstellbewegung des Weg-Kraft-Umsetzers 662 wird
der Spannhub unter Erzeugung einer großen Spannkraft durch
geführt. Bei kleinen notwendigen Leerhüben, z. B. beim Spannen
von Stangenmaterial mit Spannzangen, kann mit dem Weg-Kraft-
Umsetzer 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 Zug-
Druck-Rohr 128 nur eine geringe Kraft zu erzeugen ist, nur
einen kleinen Teil der eingangsseitigen Wegverstellung H ver
wenden 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 Ein
satzfälle, 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 ver
zichtet werden.
Dasselbe gilt analog auch für hydraulisch betriebene Weg-
Kraft-Umsetzer wie z. B. für den in Fig. 1 dargestellten.
Claims (51)
1. Vorrichtung zum Erzeugen einer Spannkraft für die Betätigung einer
Kraftspanneinrichtung an einer zum Umlauf antreibbaren Arbeitsspindel
(104), umfassend
- - einen mit Zylinderräumen (144/146, 434/436, 532/534) zusammen wirkenden, umlaufenden, durch Fluiddruck axial verlagerbaren Spannkolben (126, 432, 530), der mit der Spanneinrichtung in Bewegungsübertragungs verbindung steht,
- - eine stationäre, zumindest bei Spindelstillstand mit zumindest einem der Zylinderräume kuppelbare Fluiddruckquelle,
- - mitumlaufende Fluidabsperrorgane (202) zwischen der Quelle und dem mindestens einen Zylinderraum, und
- - mitumlaufende Mittel (306-310) zur Aufrechterhaltung der Spann kraft während des Spindelumlaufs,
dadurch gekennzeichnet, daß als Druckfluid ein im wesentlichen inkom
pressibles 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'schen Spannkraftspeicher (310) umfassen, der mit dem Druck des
Druckfluids beaufschlagt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem mit
umlaufenden Fluidabsperrorgan ein nichtumlaufendes quellenseitiges
Kupplungsteil (208) zugeordnet ist, das bei Spindelstillstand mit einem
mitumlaufenden Kupplungsorgan (206) ausfluchtbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit
umlaufende Kupplungsteil (206) mit dem Absperrorgan derart baulich ver
einigt ist, daß das nicht umlaufende Kupplungsteil (208) unter Entsper
rung des Absperrorgans in Kupplungsverbindung mit den umlaufenden Teilen
verlagerbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine
zweite Kupplungsanordnung aus umlaufendem und nichtumlaufendem Kupp
lungsteil für die Druckfluidabfuhr.
5. Vorrichtung zum Erzeugen einer Spannkraft für die Betätigung einer
Kraftspanneinrichtung an einer zum Umlauf antreibbaren Arbeitsspindel
(104), umfassend
- - einen mit Zylinderräumen (144/146, 434/436, 532/534) zusammen wirkenden, umlaufenden, durch Hydraulikflüssigkeitsdruck axialverlager baren Spannkolben (126, 432, 530), der mit der Spanneinrichtung in Be wegungsübertragungsverbindung steht,
- - eine stationäre, zumindest bei Spindelstillstand mit zumindest einem der Zylinderräume kuppelbare Fluiddruckquelle, und
- - Mittel zum Beeinflussen der Spannkraft während des Spindelumlaufs,
dadurch gekennzeichnet, daß die letztgenannten Mittel umfassen:
- - eine stationär angeordnete Antriebseinheit (180, 180′, 184, 186) zur axialen Verlagerung eines mit der Spindel (104) umlaufenden Über tragungsorgans (170), wobei zwischen der Antriebseinheit und dem Über tragungsorgan Axialwälzlager (172, 172′) zwischengeschaltet sind, und
- - ein mitumlaufendes Bewegungswandlungssystem (160) zum Umsetzen von Lageänderungen des Übertragungsorgans in entsprechende Druckände rungen in den Zylinderräumen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Be
wegungswandlungssystem mindestens einen spindelachsparallel verlagerba
ren Steuerkolben (162) umfaßt, der bewegungsübertragend mit dem Über
tragungsorgan (170) kuppelbar ist und mit einem Steuerzylinderraum (164)
zusammenwirkt, der mit dem umlaufenden Hydrauliknetz in Fluidkommunika
tion steht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Antriebseinheit das Übertragungsorgan um vorgebbare Strecken verla
gerbar ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Antriebseinheit das Übertragungsorgan mit vorgebbaren Kräften ver
lagernd ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Antriebseiheit als Hook'scher Spannkraftspeicher mit dem Übertra
gungsorgan in Wirkverbindung steht.
10. Vorrichtung zum Erzeugen einer Spannkraft für die Betätigung einer
Kraftspanneinrichtung an einer zum Umlauf antreibbaren Arbeitsspindel
(104), umfassend
einen mit Zylinderräumen (144/146, 434/436, 532/534) zusammen
wirkenden, umlaufenden, durch Hydraulikflüssigkeitsdruck axialverlager
baren Spannkolben (126, 432, 530), der mit der Spanneinrichtung derart
in Bewegungsübertragungsverbindung steht, daß
- (a) ein Leerhub zur Anpassung an unterschiedliche Nominaldurch messer durchlaufen wird,
- (b) ein Spannhub unter elastischer Vorspannung der im Kraftfluß liegenden Komponenten durchlaufen wird,
- (c) die so aufgebaute Spannkraft während des Spindelumlaufs auf rechterhalten oder vorgebbar verändert wird,
welche Vorrichtung ferner eine stationäre, zumindest im Spindelstill
stand mit dem umlaufenden Hydrauliknetz kuppelbare Fluiddruckquelle
aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Druckübertragung zwischen der Fluid
druckquelle 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.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, jedoch derart abgewandelt, daß wäh
rend des Spindelumlaufs zwischen der Quelle und dem umlaufenden Hydrau
liknetz eine Fluidkommunikation besteht, jedoch zumindest die Schnitt
stelle zwischen den stationären und den umlaufenden Teilen unter einem
Hydraulikdruck steht, der weit unterhalb des Spanndrucks gemäß (b)
liegt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spannphase (a) im Spindelstillstand durch Fluidaus
tausch zwischen Quelle und umlaufendem Hydrauliknetz erfolgt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spannphasen (a) und (b) im Spindelstillstand durch
Fluidaustausch zwischen Quelle und umlaufendem Hydrauliknetz erfolgen.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß das zusätzliche Aggregat umfaßt:
- - eine stationär angeordnete Antriebseinheit (180, 180′, 184, 186) zur axialen Verlagerung eines mit der Spindel (104) umlaufenden Über tragungsorgans (170), wobei zwischen der Antriebseinheit und dem Über tragungsorgan Axialwälzlager (172, 172′) zwischengeschaltet sind, und
- - ein Bewegungswandlungssystem (160) zum Umsetzen von Lageände rungen des Übertragungsorgans in entsprechende Druckänderungen in den Zylinderräumen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Be
wegungswandlungssystem mindestens einen spindelachsparallel verlagerba
ren Steuerkolben (162) umfaßt, der bewegungsübertragend mit dem Über
tragungsorgan (170) kuppelbar ist und mit einem Steuerzylinderraum (164)
zusammenwirkt, der mit dem umlaufenden Hydrauliknetz in Fluidkommunika
tion steht.
16. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 15, gekennzeichnet durch eine
Mehrzahl parallelgeschalteter Steuerkolben (162).
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5, 15 oder 16, dadurch ge
kennzeichnet, daß jedem Zylinderraum (144, 146) des Spannkolbens (126)
mindestens ein eigener Steuerkolben (162 bzw. 166) zugeordnet ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuerkolben der beiden Zylinderräume alternierend mit dem Übertra
gungsorgan kuppelbar sind.
19. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Zylinderräume (144, 146) des Spannkolbens (126)
unterschiedlich große Wirkquerschnitte aufweisen und parallelschaltbar
sind, um den Spannkolben als Differentialkolben zu betreiben.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch ein mitumlau
fendes Schaltorgan zum Sperren der Parallelschaltung und Drucklosschal
ten eines der Zylinderräume.
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 Spann
kolbens betragen.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 21, gekennzeichnet
durch einen zusätzlichen mitumlaufenden Spannkraftspeicher (306-310).
23. Vorrichtung nach Ansprüchen 19 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kraftübertragungsverhältnis des Bewegungswandlungssystems bei Pa
rallelschaltung der Zylinderräume des Spannkolbens abweicht von dem bei
aufgehobener Parallelschaltung.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 23, gekennzeichnet
durch einen mindestens 80 bar betragenden Spanndruck in einem der Zy
linderräume des Spannkolbens.
25. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auch die
Spannphase (a) mittels des gesonderten Aggregats ausführbar ist.
26. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Spannkolben zu Verstell- und Spannbewegungen in
beiden Axialrichtungen antreibbar ist.
27. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß für den Spindelantrieb ein Wechselstrommotor vorgese
hen ist, dessen Rotor konzentrisch zur Spindelachse angeordnet und hohl
ausgebildet ist, beispielsweise zur Unterbringung des Spannkolbens in
seinem Hohlraum.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch einen fliegend
am hinteren Spindelende angebrachten Rotor eines Drehstrommotors.
29. Vorrichtung nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch einen
beidendig wälzgelagerten Motorrotor, wobei eines der Lager
zugleich ein Spindellager bildet.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 29, gekenn
zeichnet durch vorgespannte Bänder aus hochfesten Fasern zum
Sichern von umlaufenden Teilen des Motors gegen Fliehkraft
schäden.
31. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ge
kennzeichnet durch eine Meß- und Korrektureinrichtung für die
vom Spannkolben aufgebrachte Spannkraft.
32. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß der Spannkolben (126) einerseits,
die Kupplungsstelle zwischen dem umlaufenden Hydrauliknetz
und der stationären Quelle andererseits beidseits eines Spin
dellagers (105) vorgesehen sind und miteinander durch die
Spindel durchsetzende Kanäle verbunden sind.
33. Mit einer Arbeitsspindel umlaufende kraftbetätigte Spann
vorrichtung für ein Spannmittel, gekennzeichnet durch einen
mitumlaufenden Weg-Kraft-Umsetzer (160/662), der eingangssei
tig 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 Eingangseite des Umsetzers kuppelbare Ver
stelleinrichtung (180, 180′, 184, 186) und durch zusätzliche
Einrichtungen (676) zum Erzeugen eines Leerhubs zwecks Anpassung
an unterschiedliche Nenndurchmesser.
34. Spannvorrichtung nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch
einen hydraulischen, nach dem Prinzip der kommunizierenden
Röhren arbeitenden Umsetzer.
35. Vorrichtung nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch einen
mechanischen Hebelumsetzer.
36. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet,
daß der Weg-Kraft-Umsetzer (160/662) rein mechanisch arbei
tet und über folgende Komponenten verfügt:
- - einen ersten Bewegungswandler (650, 646, 644, 642) zur Umwandlung der eingangsseitigen axialen Wegverstellung in eine Drehbewegung und
- - einen zweiten Bewegungswandler (632, 630, 614) zur Umwandlung der Dreh bewegung in eine ausgangsseitige, auf das Spannmittel zu übertragende Wegverstellung.
37. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Bewegungswandler (632, 630, 614) ein Wälz
schraubtrieb ist.
38. Vorrichtung nach Anspruch 36 und Anspruch 37, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Bewegungswandler ein Bauteil
(632) mit wenigstens einer Steilgewindenut (642) mit wenig
stens einer in dieser Nut abrollenden Nutrolle (644) auf
weist.
39. Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steilgewindenut (642) wenigstens 2 Abschnitte mit
unterschiedlichen Steigungen aufweist.
40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 39, da
durch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Einrichtung (676)
zum Erzeugen eines Leerhubes einen mitumlaufenden Gleit
gewindetrieb (606, 610) umfaßt.
41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gleitgewindetrieb im Spindelstillstand mit einem
stationären Antriebsaggregat (620, 624) kuppelbar ist
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 Verstell
einrichtung durch die Ausfederbewegung eines stationär ange
ordneten Spannkraftspeichers erfolgt, dessen Einfederungs
energie (Laden des Spannkraftspeichers) von der Spannenergie
der zusätzliche Einrichtung abgeleitet ist.
43. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche
14 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der
Spannkraft auf das in der Maschinenspindel angeordnete Zug-
Druck-Rohr (128) durch in den Zylindermantel der Maschinen
spindel (104) im Bereich zwischen zwei Spindellagern (106,
678) eingebrachte Ausnehmungen (680) hindurch erfolgt.
44. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche an
einer Drehmaschine zum Spannen von Werkstücken.
45. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 43 an einer
Bohr- oder Fräsmaschine zum Spannen von Werkzeugen.
46. Mit einer Arbeitsspindel umlaufende kraftbetätigte Spann
vorrichtung 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, über Wälzlager (670, 670′)
mit der Eingangseite des Umsetzers kuppelbare Verstellein
richtung (184, 186) und wobei das Übersetzungsverhältnis der
eingangsseitigen Wegverstellung (H) zur ausgangsseitigen
Wegverstellung (h) auch am Ende des Spannweges noch einen end
lichen Wert aufweist.
47. Vorrichtung nach Anspruch 46, gekennzeichnet durch
einen hydraulisch arbeitenden Umsetzer.
48. Vorrichtung nach Anspruch 46, gekennzeichnet durch
eine Kombination mit den kennzeichnenden Merkmalen des An
spruchs 36.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883823141 DE3823141A1 (de) | 1988-01-19 | 1988-07-08 | Spannvorrichtung fuer werkzeugmaschinen |
PCT/EP1989/000046 WO1989006580A1 (en) | 1988-01-19 | 1989-01-17 | Device for producing a clamping force for operating a power clamping device for rotating working spindles |
DE19893901179 DE3901179A1 (de) | 1988-01-19 | 1989-01-17 | Spannvorrichtung fuer werkzeugmaschinen |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3801263 | 1988-01-19 | ||
DE19883823141 DE3823141A1 (de) | 1988-01-19 | 1988-07-08 | Spannvorrichtung fuer werkzeugmaschinen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3823141A1 true DE3823141A1 (de) | 1989-07-27 |
Family
ID=25864047
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883823141 Withdrawn DE3823141A1 (de) | 1988-01-19 | 1988-07-08 | Spannvorrichtung fuer werkzeugmaschinen |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3823141A1 (de) |
WO (1) | WO1989006580A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006005761B4 (de) * | 2005-06-09 | 2011-07-21 | Franz Kessler GmbH, 88422 | Werkzeugmaschine mit einer Klemmvorrichtung |
EP3825047A1 (de) * | 2019-11-20 | 2021-05-26 | AB Sandvik Coromant | Spannvorrichtung für werkzeughalter |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2692283T3 (es) * | 2013-08-16 | 2018-12-03 | Smw-Autoblok Spannsysteme Gmbh | Unidad de sujeción, en particular para el uso en un centro de mecanizado o un centro de giro o de fresado |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2180425B1 (de) * | 1972-04-11 | 1974-08-30 | Precision Industrielle | |
GB1504296A (en) * | 1974-04-05 | 1978-03-15 | Santillo D | Work holding chucks for machine tools |
DE3218084C3 (de) * | 1982-05-13 | 1990-07-12 | Bald Hubert | Vorrichtung zum erzeugen einer stelldrehbewegung |
DE3314629C2 (de) * | 1982-05-13 | 1985-10-03 | Hubert Dipl.-Ing. 5920 Bad Berleburg Bald | Vorrichtung zum Erzeugen einer axialen Spannkraft für das radiale Verstellen der Spannbacken von Kraftspannfuttern für umlaufende Arbeitsspindeln |
EP0220134B1 (de) * | 1985-10-23 | 1990-10-03 | Aced S.A. | Drehender Hydraulikzylinder |
DE3727445C1 (en) * | 1986-09-06 | 1988-03-10 | Hubert Dipl-Ing Bald | Arrangement for adjusting the jaws in power-operated chucks |
-
1988
- 1988-07-08 DE DE19883823141 patent/DE3823141A1/de not_active Withdrawn
-
1989
- 1989-01-17 WO PCT/EP1989/000046 patent/WO1989006580A1/de unknown
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006005761B4 (de) * | 2005-06-09 | 2011-07-21 | Franz Kessler GmbH, 88422 | Werkzeugmaschine mit einer Klemmvorrichtung |
EP3825047A1 (de) * | 2019-11-20 | 2021-05-26 | AB Sandvik Coromant | Spannvorrichtung für werkzeughalter |
WO2021099229A1 (en) * | 2019-11-20 | 2021-05-27 | Ab Sandvik Coromant | Clamping device for tool holder |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1989006580A1 (en) | 1989-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3218083C2 (de) | Vorrichtung zum Erzeugen eines Stelldrehmoments, insbesondere zum Verstellen der Position der Backen eines Futters oder der von ihnen ausgeübten Spannkraft | |
WO1990001395A1 (de) | Walzeinheit | |
EP0234230B1 (de) | Einrichtung zur Betätigung der Spannbacken eines Kraftspannfutters | |
DE102006027988B4 (de) | Spannmittel | |
EP3362215B1 (de) | Spanneinrichtung | |
DE3222751A1 (de) | Kraftbetaetigtes spannfutter fuer drehmaschinen | |
EP2349639A1 (de) | Werkzeugmaschine mit schwimmend gelagerter trägereinrichtung | |
DE69107639T2 (de) | Antriebsvorrichtung für Werkzeuge und Revolverkopf. | |
DE10303239A1 (de) | Drehschneideinrichtung für eine Kurbelwelle und Verfahren hierfür | |
EP0353427A1 (de) | Walzeinheit | |
EP0805020A2 (de) | Vorrichtung zur Drehmoment-Übertragung | |
DE3540367C1 (de) | Spannfutter-Schnellwechseleinrichtung | |
DE10101095A1 (de) | Spanneinrichtung für Werkzeuge, Werkzeughalter oder dergleichen | |
DE3823141A1 (de) | Spannvorrichtung fuer werkzeugmaschinen | |
DE10101093B4 (de) | Spanneinrichtung für Werkzeuge, Werkzeughalter oder dergleichen | |
DE3901179C2 (de) | ||
DE1935019A1 (de) | Werkzeugmaschine | |
DE10126969A1 (de) | Spindelanordnung für eine Werkzeugmaschine | |
WO1999014014A1 (de) | Antriebsvorrichtung für mehrere aggregate einer maschine | |
DE3727445C1 (en) | Arrangement for adjusting the jaws in power-operated chucks | |
DE3405704C2 (de) | ||
DE10319796A1 (de) | Hyraulischer oder pneumatischer Antrieb für einen Werkstück- bzw. Werkzeugspanner | |
DE4308738A1 (de) | Spann- und Löseeinrichtung für Schaftwerkzeuge | |
EP0812642B1 (de) | Arbeitsspindel | |
DE1552401A1 (de) | Vorschub- bzw. Verschiebungseinrichtung (Translationsvorrichtung),insbesondere an Werkzeugmaschinen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8143 | Withdrawn due to claiming internal priority | ||
8165 | Unexamined publication of following application revoked |