DE2741166C2 - Vorrichtung zur Betätigung eines Spannkopfs - Google Patents

Description

ίο Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bctäii-* gung eines an einer Arbeitsspindel gehaltenen Spannkopfs für Werkstücke oder Werkzeuge, insbesondere Steilkegelwerkzeuge, mit einem zwischen der Arbeitsspindel und einem in Achsrichtung der Arbeitsspindel verschiebbaren Spannorgan des Spannkopfs angreifenden Keilgetriebe, dessen freibewegliche Druckkörper zwischen drei gegeneinander und gegen die Achsrichtung der Arbeitsspindel geneigten Keilflachen kraftschlüssig eingespannt sind, von denen die erste Keilfläehe mit einem zur Spindelachse koaxialen Rohrteii der Arbeitsspindel, die zweite Keilfläche mit dem Spannorgan und die dritte Keilfläche mit einem in Achsrichtung der Arbeitsspindel verschiebbaren Betätigungsorgan verbunden ist und die dritte Keilfläche zwei oder mehr in Achsrichtung der Arbeitsspindel aufeinanderfolgende, gegeneinander geneigte Flächenabschnitte umfaßt, deren Neigungswinkel zur Achsrichtung der Arbeitsspindel so gewählt sind, daß das Verhältnis des axialen Betätigungswegs des Betätigungsorgans zum axialen Weg des Spannorgans zur Spannstellung des Spannkopfs hin zunimmt.

Aus der gattungsbildenden US-PS 38 02 713 ist zur Betätigung eines Spannkopfs ein Keilgetriebe bekannt, bei dem die an einer Betätigungsmuffe vorgesehene Keilfläche zwei in Verschieberichtung aufeinanderfolgende, gegeneinander geneigte Flächenabschnitte umfaßt, deren Neigungswinkel zur Verschieberichtung so gewählt sind, daß das Verhältnis des. Betätigungswegs der Betätigungsmuffe zum Weg einer die Spannpatrone einziehenden Spannhülse zur Spannstellung der Spannpatrone hin zunimmt. Der Neigungswinkel des flacher geneigten Flächenabschnitts ist sehr klein, um die Spannpatrone selbsthaltend verriegeln zu können. Durch diese Ausgestaltung soll ein Verklemmen der Betätigungsmuffe erreicht werden, um die bereits mit dem steiler geneigten Flächenabschnitt der Keilfläche aufgebaute Spannkraft aufrechterhalten zu können, auch wenn ein Bedienungshandhebel der Betätigungsmuffe nicht ständig beaufschlagt wird. Der Weg, der auf die

so Spannpatrone wirkenden Spannhülse wird im wesentlichen durch die Länge des steiler geneigten Flächenabschnitts der Keilfläche der Betätigungsmuffe bestimmt und ist relativ gering. Der Spannkopf muß deshalb mit Hilfe eines Kegelradgetriebes vorjustiert werden.

Nachteil dieser bekannten Vorrichtung ist der geringe Spannweg des Spannorgans, der im wesentlichen durch die zum Spannen des Spannkopfs erforderliche, auf das Spannorgan einwirkende Kraft bestimmt ist. Aufgabe der Erfindung ist daher, bei einer Spannvorrichtung das Keilgetriebe so zu verbessern, daß es möglichst kleine Außenabmessungen, insbesondere möglichst kleine radiale Außenabmessungen mit einem möglichst großen, kraftschlüssigen Abtriebshub verbindet, ohne daß hierbei die in der Spannstellung auf den Spannkopf wirkende Spannkraft vermindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an einen durch die erste Keilfläche gebildeten Flächenabschnitt, gesehen in Achsrichtung der Arbcitx-

spindel, ein weiterer gegen diesen Flächenabschnitt geneigter Flächenabschnitt folgt, der mit diesem Flächenabschnitt eine konvexe Profilkante bildet, um die die Druckkörper bei Bewegung längs der dritten Keilfläche unter kraftschlüssiger Verschiebung der ersten und zweiten Keilfläche relativ zueinander herumkippen.

Aus der DE-PS 8 76 789 ist noch eine der Betätigung von Spannpatronen dienende Spannvorrichtung bekannt. Die Spannpatronen sind an einer umlaufenden Arbeitsspindel einer Drehmaschine gehalten und können mittels einer in der Arbeitsspindel verschiebbar geführten Druckstange geschlossen werden. Eine erste Keilfläche der bekannten Vorrichtung ist an einem auf die Arbeitsspindel aufgeschraubten Ring vorgesehen, eine zweite Keilfläche befindet sich an einem zweiten Ring, der verschiebbar auf einer längs der Arbeitsspindel verschiebbaren Ring zugewandten Stirnseite eine dritte Keilfläche trägt Die erste und die zweite Keilfläche sind nach radial außen aufeinander zu geneigt In der Arbeitsspindel sind axial sich erstreckende Längsschlitze vorgesehen, durch die radiale Zapfen des zweiten Rings in die Arbeitsspindel eintreten und vor das der Spannzange abgekehrte Ende der Druckstange greifen. Zwischen den drei Keilflächen sind Kugeln gehalten, die beim Verschieben der Muffe von der dritten Keilfläche zwischen die erste und die zweite Keilfläche eingetrieben werden und die beiden Ringe auseinanderdrücken. Der längs der Muffe verschiebbare bewegliche zweite Ring drückt hierbei die Druckstange in die Spannstellung der Spannzange. Zwischen dem zweiten Ring und einem Bund der Muffe greift eine Schraubenfeder an, die den zweiten Ring beim Zurückziehen der Muffe zum ersten Ring hin zurückstellt

Bei den vorstehend erläuterten Vorrichtungen ist der Abtriebshub des Keilgetriebes proportional zum Durchmesser der Vorrichtung. Jede Vergrößerung des Abtriebshubs wirkt sich deshalb relativ stark auf den Durchmesser aus. Der Abtriebshub wird durch die Länge der Keilflä^hen und den Durchmesser der Kugeln begrenzt. Soll, wie es an sich erwünscht ist, ein relativ kleiner Keilwinkel benutzt werden, um im Endbereich der Bewegung hohe Spannkräfte zu erzielen, so müssen relativ dicke Kugeln verwendet werden, was die radialen Abmessungen der Vorrichtungen weiter vergrößert.

Aus der DE-OS 25 45 713 ist darüber hinaus eine Betätigungsvorrichtung für einen Spannkopf bekannt geworden, bei welchem in dem Kraftfluß zwischen dem Spannkopf und einer den Spannkopf spannenden Spannfeder eine lösbare Kupplung angeordnet ist. Als lösbare Kupplung sind radial bewegbare Kugeln vorgesehen, die in der eingekuppelten Stellung von einem mit Innenkonus versehenen Ring durch die Spannfedern radial nach innen in eine Nut an einer mit dem Spannkopf verbundenen Zugstange gedruckt werden. In der ausgekuppelten Stellung, in der der Ring mittels eines Kraftglieds um den zulässigen Federweg verschoben wird, geben die Kugeln die Zugstange frei, so daß diese frei beweglich verschoben werden kann. Auf diese Weise kann der Weg, über den die Zugstange bewegt werden kann, vergrößert werden, ohne daß der Federweg der Spannfedern vergrößert werden muß. Dies hat jedoch den Nachteil, daß die Zugstange nicht mehr kraftschlüssig von den Spannfedern über den gesamten möglichen Hub der Zugstange bewegt werden kann. Die Zugstange muß vielmehr von Hand in die Kupplungsstellung gehoben bzw. verschoben !»erden. Erst in dieser Stellung können die Kugeln der Kupplung in die Nut der Zugstange einrasten und die kraftschlüssige Verbindung zur Spannfeder wieder herstellen.

Gemäß der Figur 3 der DE-OS 25 45 713 weist die Keilfläche des von der Spannfeder beaufschlagten Rings zwei gegeneinander und gegen die Achsrichtung der Arbeitsspindel geneigte Flächenabschnitte auf. Durch den stärker geneigten Flächenabschnitt soll jedoch nicht das Verhältnis des Betätigungswegs des Rings zum Weg der Zugstange zur Spannstcllung des Spannkopfs hin vergrößert werden. Dieser Flächenabschnitt soll in Verbindung mit einer Abschrägung an einer Führungsbohrung für die Kugeln lediglich dafür sorgen, daß der aus US-PS 38 02 713 her bekannte Selbsthalteeffekt hier nicht auftritt Das Verklemmen der Zugstange muß vermieden werden, da ansonsten die Nut der Zugstange nicht bis in die Kupplungsstellung bewegt werden kann, in der die Kugeln in die Nut eintreten. Der flacher geneigte Flächenabschniit der Keilfläche des Rings bildet zusammen mit einer Keilfläche der Nut ein Keilgetriebe, dessen Abtriebshub jedoch relativ klein ist

Insbesondere beim Einziehen von Steilkegelwerkzeugen in einen Aufnahmekonus der Arbeitsspindel hat dies den Nachteil, daß das Werkzeug bis zum Schließen der Einziehzange, d. h. bis zum Beginn des eigentlichen Spannhubo einschließlich der vom Keilgetriebe zum Spannkopf führenden Druck- oder Zugstange von Hand über einen gewissen Leerhub gehoben werden muß, um die Keilflächen des Keilgetriebes in eine für das Ausführen des Spannhubs geeignete Stellung zueinander zu überführen. Dieser Vorgang erforderte, insbesondere bei schweren Werkzeugen, beispielsweise Fräswerkzeugen, einen erheblichen Kraftaufwand. Darüber hinaus konnte es passieren, daß sich das Werkzeug beim Schließen der Spannzange des Spannkopfs nicht in der zum Spannen erforderlichen Lage befand und der Einziehvorgang deshalb wiederholt werden mußte.

Das Übersetzungsverhältnis eines derartigen Keügetriebes ändert sich, wie bei dem Keilgetriebe der z. B. aus der US-PS 38 02 713 bekannten Spannvorrichtung in Abhängigkeit vom Betätigungsweg des Betätigungsorgans und ist so ausgelegt, daß es in der Spannstellung am größten ist, womit auf das Spannorgan und damit den Spannkopf relativ große Kräfte einwirken. In der Spannstellung führt eine große Wegänderung des Eetätigungsorgans zu einer kleinen Wegänderung des Spannorgans. Das durch die anderen Flächenabschnitte bestimmte Übersetzungsverhältnis des Keilgetriebes ist kleiner, womit Wegänderungen des Betätigungsorgans zu relativ großen Wegänderungen des Spannorgans führen. Auf diese Weise lassen sich große Stellhübe des Spannorgans ausführen und während des eigentlichen Spannhubes trotzdem große Spannkräfte ausüben.

Dcts Verhältnis des Stellhubs zum Spannhub ist aber, verglichen mit bekannten Spannvorrichtungen, bsi gleichbleibender Größe der Druckkörper höher. Die Kippbewegung der Druckkörper vergrößert den Bereich mit niedrigem Übersetzungsverhältnis des Keilgetribes, was einer Vergrößerung des Stellhubes des Spannorgans entspricht, und vermindert die für den Gesamthub des Spannorgans erforderliche Radialbewegung der Druckkörper. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß zur Erzielung einer gewünschten Abtriebsendkraft und eines gewünschten Abtriebshubs nicht nur die axialen Abmessungen eier Spannvorrichtung, sondern auch deren radiale Abmessungen, verglichen mit herkömmlichen Spannvorrichtungen, verringert werden können. Bei als Hülse ausgebildetem Spannorgan ergibt sich hierdurch zusätzlich die Möglichkeit, den kleinsten

Innendurchmesser der Hülse und damit auch der an der auf der Innenseite der Hülse vorgesehenen Keilfläche zu verkleinern, was sich insbesondere durch die hierdurch verwendbaren kleineren Druckkörper vorteilhaft auf die äußeren Abmessungen der Betätigungsvorrichtung auswirkt Unter Kippbewegung soll hier und im folgenden jede um die Profilkante herumführende Bewegung der Druckkörper verstanden werden. So kann bei beispielsweise verrundeter Profilkante im Berührungspunkt der Druckkörper mit der Profilkante gleitende Reibung vorliegen. Die Profilkante kann beispielsweise durch den Übergang zwischen der zur Achsrichtung geneigten Keilfläche und einer parallel zur Achsrichtung verlaufenden Führungsfläche für die Druckkörper gebildet sein. In der Richtung zu größeren Spannkräften hin stehen die Druckkörper im Verlauf ihrer um die Profilkante herumführenden Kippbewegung insbesondere mit dem Flächenabschnitt in Kraftschluß, der das geringste Übersetzungsverhältnis des Keilgetriebes bewirkt, so daß der Stellhub des Spannorgans maximal wird.

Die Flächenabschnitte der einen Keilfläche und die beiden anderen Keilflächen sind vorzugsweise so dimensioniert, daß das Ende der Kippbewegung der Druckkörper um die Profilkante in Richtung auf die Keilfläche mit dem Ende des Übergangs der Druckkörper von dem ein^n Flächenabschnitt in den nächsten zusammenfällt Die Flächenabschnitte kleinerer Übersetzung lassen sich so optimal ausnutzen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die erste Keilfläche an der Stirnfläche eines drehfest mit der Arbeitsspindel zu verbindenden Rohrteils und die zweite Keilfläche an einem radial an der Stirnfläche des Rohrteils vorbeigreifenden Kopf einer in dem Rohrteil axial verschiebbar geführten Spannstange angeordnet ist und daß die dritte Keiifläche am Innenmantei einer die Keüflächen des Kopfs und des Rohrteils umschließenden Hülse vorgsehen ist Diese Ausführungsform zeichnet sich durch ihren einfachen und robusten Aufbau aus. Insbesondere bei rotationssymmetrischer Ausgestaltung und gleichachsiger Anordnung von Rohrteil, Kopf und Hülse lassen sich auf einfache Weise geringe fertigungstechnische Toleranzen einhalten, was unter dem Gesichtspunkt gleichmäßiger Belastung der insbesondere kugel- oder rollenförmigen Druckkörper erwünscht ist. Darüber hinaus lassen sich hierdurch Unwuchterscheingungen der sich mit der Arbeitsspindel drehenden Vorrichtung am ehesten vermeiden.

Ebenfalls unter dem Gesichtspunkt geringerer Fertigungstoleranzen der Keüflächen werden Keüflächen bevorzugt, deren Spur in längs der Spindelachse sich erstreckenden Radialebenen geradlinig verläuft Dies gilt insbesondere für die Spur der Flächenabschnitte. Je nach Anwendungsfall können aber auch Keüflächen mit krummliniger Spur von Vorteil sein.

Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Betätigungsvorrichtung, wobei in der oberen Hälfte die Lösestellung der Betätigungsvorrichtung und in der unteren Hälfte die Spannstellung der Betätigungsvorrichtung dargestellt ist;

F i g. 2 eine schematische Darstellung des iCeilgetriebes der Vorrichtung nach F i g. 1 und

Fig.3 eine andere Ausführungsform einer Betätigungsvorrichtung.

Fig. 1 zeigt das eine Ende einer umlaufenden Arbeitsspindel 1 einer Drehmaschine, Fräsmaschine oder dergleichen, an deren anderem Ende ein nicht dargestellter Spannkopf zur Aufnahme von Werkstücken 5 oder Werkzeugen, insbesondere jedoch von Steilkegelwerkzeugen angebracht ist Der Spannkopf enthält eine Spannzange oder dergleichen, deren Spannzustand über eine in der Arbeitsspindel 1 angeordnete Stange 3 steuerbar ist. Der Spannkopf gibt das Werkstück bzw.

ίο Werkzeug frei, wenn die Stange 3 auf den Spannkopf zu, d. h. in der Figur nach rechts verschoben ist. Das Werkstück bzw. Werkzeug ist im Spannkopf eingespannt, wenn die Stange 3, wie im unteren Teil der F i g. 1 dargestellt, zurückgezogen ist. Das dem Spannkopf abgewandte Ende der Arbeitsspindel 1 trägt ein koaxiales Innengewinde, in welches ein zylindrischer Gewindeansatz 5 eines zur Arbeitsspindel 1 gleichachsigen Rohrteils 7 eingeschraubt ist. Der Rohrteil 7 führt eine zylindrische Spannstange 9, die im Bereich des Gewindeansatzes 5 einen radial abstehenden Bolzen 11 trägt, der in einen axialen Schlitz 13 des Gewindeansatzes 5 eingreift, so daß die Spannstange 9 im Rohrteil 7 zwar axial verschiebbar, jedoch verdrehsicher geführt ist. Das der Arbeitsspindel 1 zugekehrte Ende der Spannstange 9 ist über eine Gewindemuffe 15 mit der Stange 3 gekoppelt. Die Betätigung der Stange 3 erfolgt über ein allgemein mi» 17 bezeichnetes und in Fig.2 schematisch dargestelltes Keilgetriebe, dessen um die Spannstange 9 kranzförmig herum angeordnete Kugeln 19 zwischen drei gegeneinander und zur Achse ?1 der Arbeitsspindel 1 geneigten rotationssymmetrischen Keüflächen 23, 25 und 27 enthalten sind. Die erste Keiifläche 23 ist an der von der Arbeitsspindel 1 abgekehrten Stirnseite des Rohrteils 7 vorgesehen. Die zweite Keilfläche 25 ist an einem vor diese Stirnseite des Rohrteils 7 greifenden Kopf 29 der Spannstange 9 vorgesehen und setzt sich zu einer Ringnut 31 am Übergang des Kopfes 29 zum stangenförmigen Teil der Spannstange 9 hin fort, wobei die Ringnut 31 in der Spannstellung der Vorrichtung, wie im unteren Teil der F i g. 1 dargestellt, die Kugeln 19 aufnimmt Die dritte Keilfläche 27 ist am Innenmantel einer Hülse 33 vorgesehen, die am Innenmantel eines auf das Rohrteil 7 aufgeschraubten Rohrmantels 35 in Richtung der Achse 21 verschiebbar geführt ist. Wird die Hülse 33 aus ihrer im oberen Teil der F i g. 1 gezeigten Stellung nach links verschoben, so treibt ihre Keilfläche 27 die Kugel in den durch die Keüflächen 23,25 gebildeten, zur Achse 21 sich verjüngenden Spalt, womit dieser ausgeweitet und der Kopf 29 der Spannstange 9 ebenfalls nach links und damit in die Spannstellung bewegt v/'.i d.

Die Keilfläche 27 am Innenmantel der Hülse 33 umfaßt zwei um unterschiedliche Winkel α bzw. β gegen die Achse 21 geneigte Flächenabschnitt 37, 39, die, in Verbindung mit den Keüflächen 23,25 unterschiedliche

Übersetzungsverhältnisse des Keilgetriebes 17 festlegen. Der Neigungswinkel α des Flächenabschnitts 37 zur Achse 21 ist kleiner als der Neigungswinkel β des Flächenabschnitts 39, so daß das Übersetzungsverhältnis des Keilgetriebes 17, d. h. das Verhältnis des axialen Wegs der Hülse 33 zum axialen Weg der Spannstange 9 bei Wirkeingriff des Flächenabschnitts 39 kleiner ist als beim Wirkeingriff des Flächenabschnitts 37. Während sich bei Wirkeingriff des Flächenabschnitts 39 relativ große Hubbewegungen der Spannstange 9 erzielen lassen, ergeben sich bei Wirkeingriff des Flächenabschnitts - 37 relativ große Spannkräfte.

Das Übersetzungsverhältnis Ü des Keilgetriebes läßt sich für den Fall, daß die Kugeln 19 an den drei Teilen 7,

29 und 33 kraftschlüssig anliegen, ohne Berücksichtigung von Reibung aus folgender Gleichung errechnen:

cos δ

sin μ

«— γ)

sin

Hierbei bedeutet P\ die auf die Hülse 33 in Richtung der Ach-ji; 21 ausgeübte Betätigungskraft und Pi die über das Keilgetriebe auf die Spannstange 9 übertragene, ebenfalls in Richtung der Achse 21 wirkende Spannkraft. Mit γ bzw. δ sind die Winkel zwischen den Tangentialebenen der Kugelnl9 im Berührungspunkt mit den Teilen 7 bzw. 29 und einer achsnormalen Ebene bezeichnet, α ist verallgemeinert der Neigungswinkel der Tangentialebene des Druckkörpers im Berührungspunkt mit Teil 33 bezogen auf die Achsrichtung. Damit kann zu jeder Position der Druckkörper, auch bei der Bewegung um die Profilkante 42 und die Kante zwischen den Flächenabschnitten 37 und 39, das Übersetzungsverhältnis errechnet werden.

Der Verstellweg der Spannstange 9 hängt, bei gegebenem Übersetzungsverhältnis Ü, von den Abmessungen der Keilflächen und vom Durchmesser der Kugeln 19 ab. Der Verstellweg ist um so größer, je kleiner das Übersetzungsverhältnis Ü ist. Um das Übersetzungsverhältnis bei Wirkeingriff des Flächenabschnitts 39 der Keilfläche 27 gegenüber dem Übersetzungsverhältnis der vorstehend angegebenen Gleichung noch weiter zu verkleinern, sin die Keilflächen 23,25 und der Flächenabschnitt 39 der Keilfläche 27 so dimensioniert, daß die Kugeln J9 bei Wirkeingriff dieser Flächen um die durch die Keilfiäche 23 des Rohrteils 7 und dessen äußere Mantelfläche 40 gebildete, konvexe Profilkante 42 auf einem Kreisbogen herumgekippt werden. Die Ausgangsstellung der Kugeln 19 bei diesem Kippvorgang ist in Fig.2 gestrichelt eingezeichnet und mit 19' be-

:_i * o-i -i:_ is ι_ 4Λ *ι -l υ *.ιπ»

^CICIIIICl. ouiaugc uic riugcui ι? entlang uci iviaiiicuia-

che 40 des Rohrteils 7 verschoben werden, ist das Übersetzungsverhältnis Ü gleich 1. Während der um die Profilkante 42 herumführenden Kippbewegung der Kugeln 19, bei welcher diese mit dem Flächenabschitt 39 und der Keilfläche 25 in Wirkeingriff stehen, nimmt das Übersetzungsverhältnis Ükontinuierlich zu, bis es infolge des Wirkeingriffs der Keilfläche 23 einen konstant bleibenden Maximalwert erreicht. Die Flächenabschnitte 37, 39 sind so dimensioniert, daß die Kippbewegung der Kugeln 19 beendet ist, wenn der Wirkeingriff der Kugeln 19 vom Flächenabschnitt 39 auf den Flächenabschnitt 37 übergeht Die in F i g. 2 mit ausgezogener Linie dargestelte Kugel 19 zeigt diese Wirkstellung.

Durch das Zulassen der Bewegung der Kugel 19 um die Profilkante 42 herum wird einmal über die bereits angeführte kleinere Bewegung der Kugeln 19 in radialer Richtung eine Verkleinerung der Bauform der Spannvorrichtung möglich. Darüber hinaus kann jetzt bei gleichem Gesamthub des Keilgetriebes der Innendurchmesser der Hülse 33 kleiner gewählt werden. Insbesondere diese Möglichkeit hat zur Folge, daß wesentlich kleinere Kugeln verwendet werden können. Die Kugel kann jetzt auch bei wesentlich kleinerem Durchmesser genügend weit zwischen die Keilflächen 23,25 gedrückt werden.

Die Hülse 33 ist mittels einer den Rohrteil 7 koaxial umgebenden Schraubenfeder 41 auf die Spannstellung zu vorgespannt Die Schraubenfeder stützt sich an der zur Arbeitsspindel 1 weisenden Stirnfläche 43 der Hülse 33 einerseits und an einer der Hülse 33 zugekehrten Ringschulter 45 des Rohrteils 7 andererseits ab. Das der Stirnseite 43 axial gegenüberliegende Ende der Hülse 33 trägt einen radial nach innen vorspringenden Ringbund 47, der, um den Einbau der Spannstange 9 in das Rohrteil 7 zu ermöglichen, von der Hülse 33 abgenommen werden kann. Der Ringbund 47 bildet einen Anschlag, der vor den Kopf 29 greift und beim Ausschieben der Spannstange 9 von der Spannstellung in die Lösestellung an dessen achsnormaler Stirnfläche 49 anliegt.
Um die von der Schraubenfeder 41 in die Spannstellung vorgespannte Hülse in der Figur nach rechts in die Lösestellung des Spannkopfs zu verschieben, ist ein hydraulisches Kraftgerät in Form eines Druckzylinders 51 vorgesehen, dessen Kolben 53 über ein Axialwälzlager 55 am Ringbund 47 und damit entgegen der Wirkung der Feder 41 an der Hülse 33 angreift. Der Kolben 53 ist mit einer Ringdichtung 57 am Innenmantel des Druckzylinders 51 abgedichtet. Zur Führung trägt der Kolben 53 einen koaxialen Ansatz 59, welcher in einem koaxialen Zylinderansatz 61 des Druckzylinders 51 verschiebbar geführt ist. Die Stirnseite des Zylinderansatzes 61 trägt einen Anschlußstutzen 63 für eine Hydrauliksteuerleitung. Der Innenraum des Zylinderansatzes 61 ist über eine axiale Bohrung 65 des Ansatzes 59 und mehrere am Umfang des Ansatzes 59 verteilte, radial zur Bohrung 65 verlaufende Bohrungen 67 mit dem Innenraum des Druckzylinders 51 verbunden. Da sich der Rohrmantel 35 mit der Arbeitsspindel 1 dreht, ist der Druckzylinder 51 innerhalb des Rohrmantels 35 drehbar gelagert, kann also bei Betrieb der Arbeitsspindel ortsfest angeschlossen werden. Hierzu greift einerseits der Kolben 53 über das Axialdrucklager 55 an, andererseits ist der Zylinderansatz 61 in einem Radiallager 69 gelagert, welches im Inneren einer in den Rohrmantel 35 eingeschraubten Buchse 71 sitzt. Spannringe 73,75 sichern in Verbindung mit Tellerfedern 77 das Radiallager 69 axial spielfrei. Zwischen einer durch den Übergang des Druckzylinders 5ί zum Zyünderansatz 61 gebildeten, zur Buchse 71 weisenden Schulter und einer Gegenschulter der Buchse 71 ist ein zweites Axialdrucklager 79 vorgesehen, über das sich der Druckzylinder 51 an der Buchse 71 abstützen kann.

Bei Druckbeaufschlagung des Druckzylinders 51 wird der Kolben 53 in der Figur nach rechts verschoben, wobei die Spiralfeder 41 gespannt wird. Der Flächenabschnitt 37 der Keilfläche 27 gibt zunächst die Kugeln 19 frei. Sobald der Ringbund 47 auf die Stirnfläche 49 des Kopfes 29 trifft, oder aufgrund des Eigengewichts der Spannstange 9 bzw. des Steilkegelwerkzeugs werden die Kugeln 19 aus dem von den Keilflächen 23,25 gebiideten Ringspalt radial nach außen gedrängt und liegen am Fln.chenabschnitt 39 der Keilfiäche 27 an. Die Spannstange 9 führt eine Ausstoßbewegung aus, durch die beispielsweise Steilkegelwerkzeuge aus dem Spannkopf ausgestoßen werden. Nach Druckentlastung des Druck-Zylinders 51 entspannt sich die Spiralfeder 41, wobei die Spannstange 9 entsprechend dem Flächenabschnitt 39 über einen großen Stellweg zurückgezogen wird und dann entsprechend dem Flächenabschnitt 37 über einen vergleichsweise kleinen Spannweg mit relativ großer Spannkraft bewegt wird.

In F i g. 3 ist eine andere Ausführungsform einer Betätigungsvorrichtung dargestellt In F i g. 3 sind gleich wirkende Teile mit um die Zahl 100 gegenüber den Bezugszahlen der F i g. 1 und 2 erhöhten Bezugszahlen be- zeichnet Zur Erläuterung der Wirkungsweise wird deshalb auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen.
Die Ausführungsform nach F i g. 3 unterscheidet sich

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

40

45

50

55

60

65

9

4i von der vorstehend erläuterten Ausführungsform im

>| wesentlichen durch die konstruktiv einfachere Ausge-

•ij staltung des hydraulischen Kraftgeräts. Die Betäti-

i gungsvorrichtung umfaßt wiederum ein Rohrteil 107, in

ψ, welchem eine zylindrische Spannstange 109 axial ver-

Ii schiebbar geführt ist. Zur Betätigung der Spannstange

ρ 109 ist ein Keilgetriebe 117 vorgesehen, dessen Kugeln

I 119 zwischen Ktiilflächen 123, 125 und 127 enthalten

κ sind. Die erste Keilfläche 123 ist wiederum an dem

I Rohrteil 107, die zweite Keilfläche an einem Kopf 129 ίο

ri der Spannstange 109 und die dritte Keilfläche 127 an

!;; einer Hülse 133, die in einem Rohrmantel 135 der Vor-

V; richtung verschiebbar geführt ist, vorgesehen. Eine Viel-

''.» zahl Tellerfedern 141, die gleichachsig nebeneinander

Sj auf dem Rohrteil 107 sitzen, spannt die Hülse 133 in die is

Mi Spannstellung (in F i g. 3 nach rechts) vor.

Das hydraulische Kraftgerät wirkt in entgegengesetz-

·£ ter Richtung und weist einen mit Dichtungen 150 gegen

Jg einen in dem Rohrmantel 135 gebildeten Druckzylinder-

f| hohlraum 151 abgedichteten Kolben 153 auf. Der KoI-

j$ ben 153 beaufschlagt die Hülse 133. Das dem Spannkopf

jjj abgekehrte Stirnende des Mantelrohrs 135 ist mit einer

Sl durch eine Dichtung 170 gegenüber dem Mantelrohr

•^!;" 135 abgedichteten Buchse 171 verschlossen, in welcher

Ά ein Anschlußstutzen 181 für eine Hydraulikleitung dreh-

,1 bar gelagert ist. Der Anschlußstutzen 181 ist mit Dich-

% tungen 183,185 gegenüber der Buchse 171 abgedichtet

i} und in einem axial federnd verspannten Radiallager 187

-ff sowie einem Axialdrucklager 189 drehbar gelagert. Der

% Anschlußstutzen 181 stützt sich hierbei über einen stirn-

1? seitigen Bund 191 an dem Axialdrucklager 189 ab. Vor-

y teil dieser Ausführungsform ist der verringerte konstruktive Aufwand. Darüber hinaus sind die Dichtungen bei rotierender Arbeitsspindel druckentlastet, was die

Standzeit der Betätigungsvorrichtung bzw. der Dich- 35 I

tungen erheblich erhöht |

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Betätigung eines an einer Arbeitsspindel gehaltenen Spannkopfs für Werkstücke oder Werkzeuge, insbesondere Steilkegelwerkzeuge, mit einem zwischen der Arbeitsspindel und einem in Achsrichtung der Arbeitsspindel verschiebbaren Spannorgan des Spannkopfes angreifenden Keilgetriebe, dessen freibewegliche Druckkörper zwischen drei gegeneinander und gegen die Achsrichtung der Arbeitsspindel geneigten Keilflächen kraftschlüssig eingespannt sind, von denen die erste Keilfläche mit dem zur Spindelachse koaxialen Rohrteil der Arbeitsspindel; die zweite Keilfläche mit dem Spannorgan und die dritte Keilfläche mit einem in Achsrichtung der Arbeitsspindel verschiebbaren Betätigungsorgan verbunden ist und die dritte Keilfläche z'vei oder mehr in Achsrichtung der Arbeitsspindel aufeinanderfolgende, gegeneinander geneigte Flächenabschnitte umfaßt, deren Neigungswinkel zur Achsrichtung der Arbeitsspindel so gewählt sind, daß das Verhältnis des axialen Betätigungswegs des Betätigungsorgans zum axialen Weg des Spannorgans zur Spannstellung des Spannkopfes hin zunimmt, dadurch gekennzeichnet, daß an einen durch die erste (23; 123) Keilfläche gebildeten Flächenabschnitt, gesehen in Achsrichtung der Arbeitsspindel (1), ein weiterer gegen diesen Flächenp.bschnitt geneigter Flächenabschnitt (40; Mantel von 107) folgt, der mit diesem Flächenabschnitt eine konvexe Profilkante (42) bildet, um die die Druckkörper (19j Ii9) bei Bewegung längs der dritten Keilfläche (27; 127) un.ar kraftschlüssiger Verschiebung der ersten (23; 123) und zweiten (25; 125) Keilfläche relativ zueinander herumkippen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilkante (42) durch den Übergang von der ersten Keilfläche (23; 123) zu einer parallel zur Achsrichtung verlaufenden Führungsfläche (40) für die Druckkörper (19; 119) gebildet ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkörper (19; 119) im Verlauf ihrer um die Profilkante (42) herumführenden Kippbewegung mit einem einzigen der Flächenabschnitte (39; 139) der dritten Keilfläche (27; 127) in Kraftschluß stehen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenabschnitte (37, 39) der dritten Keilfläche (27; 127) und die die Profilkante (42) bildenden Flächenabschnitte (23,40; 123, Mantel von 107) so dimensioniert sind, daß das Ende der Kippbewegung der Druckkörper (19; 119) um die Profilkante (42) mit dem Ende des Übergangs der Druckkörper (19; 119) von dem einen Flächenabschnitt (39) der dritten Keilfläche (27; 127) auf deren nächsten (37) zusammenfällt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Keilfläche (23; 123) an der Stirnfläche eines drehfest mit der Arbeitsspindel (I) verbundenen Rohrteils (7; 107) und die /weite Keilfliiche (25; 125) an einem radial an der Stirnfläche des Rohrteils (7; 107) vorbeigrcifendcn Kopf (29; 129) einer in dem Rohrteil (7; 107) axial verschiebbaren Spannstange (9; 109) angeordnet ist und daß die dritte Keilfläche (27; 127) am Innenmantel einer die Keilflächen (25, 23; 125, 123) des Kopfs (29; 129) und des Rohrteils (7; 107) um

schließenden Hülse (33; 133) vorgesehen ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spur der Flächenabschnitte (37,39) in längs der Spindelachse (21) sich erstreckenden Radialebenen geradlinig verläuft