DE3823141A1 - Spannvorrichtung fuer werkzeugmaschinen - Google Patents

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.